微波段电子自旋共振
微波段电子自旋共振实验
微波段电子自旋共振实验微波段电子自旋共振实验是一种用于研究物质结构和性质的非常成熟的技术，在化学、生物、材料科学等领域都有广泛应用。
其原理是利用微波入射激发样品内部电子的自旋，然后通过测量样品吸收或散射微波的信号，可以获得有关样品组成、结构和性质的信息。
本文将结合实际案例，介绍微波电子自旋共振实验的基本原理、实验流程和结果分析。
一、实验原理微波段电子自旋共振实验的基本原理是：受到强磁场激发的电子会产生自旋共振，即自旋能级间的跃迁。
当在该系统中施加一定频率的微波信号时，电子上下能级之间的跃迁就会发生改变，从而产生吸收或散射微波的信号。
因此，只要控制磁场强度和微波频率，就可以获得样品的电子自旋共振信号，并利用该信号分析样品内部的结构、组分、成分等。
二、实验流程1. 实验样品的制备实验样品的制备是微波电子自旋共振实验的重要组成部分。
通常，样品的质量、纯度、形状、尺寸和含水量等因素都会影响实验结果。
因此，在样品制备的过程中，需要仔细控制实验参数，尽可能排除干扰因素。
2. 磁场和微波信号控制为了产生自旋共振信号，需要优化磁场和微波信号的参数。
具体来说，需要根据样品的特性和实验要求，控制磁场强度、方向和微波频率等参数，从而使得自旋共振的跃迁能够发生。
3. 信号接收与分析通过调节微波信号的频率和强度，可以探测样品内部的电子自旋共振信号。
实验中，通常使用一套专门的信号接收和分析系统，包括高灵敏度的微波探测器、相位差锁定放大器、数据采集器等设备，从而获得高精度的自旋共振信号。
三、实验结果分析在微波电子自旋共振实验中，由于样品内部电子的自旋共振能够反映其结构和性质，因此，该技术在绝大多数领域都有广泛应用，如化学、生物、材料科学等。
下面以单个丙烯酸甲酯单元为例，阐述微波电子自旋共振实验的应用：在实验中，我们使用樟脑作为标准物质，探测单个丙烯酸甲酯单元的自旋共振信号。
结果发现，当微波信号在249GHz处施加时，样品中出现两个自旋共振峰，分别对应电子自旋顺/反平行的两个状态。
电子自旋共振
电子自旋共振电子自旋共振（ESR）是一种可以在原子结构中检测到的现象，它是由电子在原子内部动量轴上可观察到的快速旋转移动而产生的。
电子自旋共振以分子自旋共振（MRS）和核磁共振（NMR）形式存在。
这种共振是由电子能级变化所推动的。
电子自旋共振最常用于衡量原子或分子中电子结构变化的能量，并可以提供作为研究实验和模拟的基础。
电子自旋共振的原理电子自旋共振的原理是指电子的自旋磁矩的共振作用与电场的作用之间的相互作用。
当电子磁矩接近某些特定频率（通常与电场频率相关）时，电子受到电场的加速，使其达到自旋共振状态。
电子自旋共振可以被用来测量原子或分子中电子能级变化的能量，通常用于衡量电子磁矩迁移的时间和量。
电子自旋共振的应用电子自旋共振的应用广泛，它可以用于衡量原子或分子中电子能级变化的能量，从而帮助科学家和实验室技术人员更精确地观察和模拟细节。
例如，它可以用于研究介质中有机结构的改变，进而帮助开发新药或材料；它也可以用于研究物质拓扑结构，从而更深入地了解材料性能或拓扑保护；它还可以用于研究各种环境条件下的电子自旋能级变化，从而帮助研究生物的结构。
总之，电子自旋共振可以帮助科学家们更深入地理解原子和分子结构，发现新的、更有效的材料和药物，从而改善人类社会的福祉。
电子自旋共振的将来发展由于电子自旋共振可以用于检测有机物及其他分子的结构，它已经成为科学家研究分子结构和功能的重要手段，而随着纳米科学和技术的发展，电子自旋共振也有可能成为研究纳米材料的重要手段，从而改变人类的生活。
例如，已经有研究通过电子自旋共振来研究肿瘤细胞的结构，以及如何细胞分裂；有研究可以用电子自旋共振来检测抗生素和其他药物在分子水平上的活性；有研究更可以用电子自旋共振来检测纳米粒子的结构和活性，从而发现更具有传感性的纳米材料。
因此，电子自旋共振可以用于研究几乎所有有机或非有机物质的电子结构，以及电子与电场之间的相互作用。
随着科学技术的不断发展，电子自旋共振也将拥有更多的应用，为人类提供更多的帮助，以改善人们的生活。
微波电子自旋共振实验波形分析
配器产生与样品谐振腔所反射的微波信号等幅同 相 的反射 波 ， 时微安 表 的指示 应基本 为零 。 此 将检
波信 号接 人示 波器 Ｙ轴 ， 扫场 信 号接 入 示 波器 Ｘ 轴， 调节直 流 磁场 的大小 ， 在示 波 器 上一 般就
能级之间的能量差 △ Ｅ与＃ ￣静磁场 Ｂ 成正 比 ｂｉ Ｊ 。
映 的物理过 程 。
１ 实验 原 理
含 有未 成对 电子 的 物质 ， 没 有 外 磁 场 的作 在
用时 ， 这些未成对 电子的取向是随机的， 它们处于
相 同 的能量 状态 ； 当它 们受 到外 磁场 的作用 时 ， 发 生能级 分 裂 ， 为 塞 曼 （ ｅｍａ ） 裂 ， 称 Ｚｅ ｎ 分 两相 邻 磁
第２ ４卷
第 ６ 期
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ． ４Ｎｏ ６ １２ ．
Ｄｅ ． Ｏ １ ｃ２ １
Байду номын сангаас
２１ ０ １年 １ 月 ２
Ｐ ＹＳ ＣＡＩ ＸＰ Ｈ Ｉ Ｅ ＥＲＩ ＥＮＴ （Ｆ ＧＥ Ｍ ） ＣＯＩＩＥ
文 章 编 号 ：０ ７２ ３ （ ０ １ ｏ — ０ １ ０ １０ —９４ ２ １ ） ６ ０ ２ — ３
析指出下 凹和上凸波形都为共振吸收信号 ， 当波形 的上 下两 部分等大 时 ， 为色散信号 ， 波形 的上下两部 分不等大时 ， 为色散信 号和共振 吸收信号 的合成 。从理论上解释 了共振信号 的变化所反映 的物理过程 。 关 键 词： 电子 自旋共振 ， 吸收信号 ， 色散信
文献标 志码 ： Ａ 中图分类号 ： ６． ０５ ２ ２
３ 波 形 分 析
发 生 自旋 共振 时 ， 外加 磁 场 和驰 豫 作用 对 顺 磁 物 质 的磁 化强 度矢量 的共 同作 用可用 著名 的布
微波段电子自旋共振 实验报告
微波段电子自旋共振引言电子自旋共振(Electron Spin Resonance，简称ESR)也称电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance)，是1944年由扎伏伊斯基首先观测到的，它是磁共振波谱学的一个分支。
在探索物质中未耦合电子以及它们与周围原子相互作用方面，顺磁共振具有很高的灵敏度和分辨率，并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点。
目前它在化学，物理，生物和医学等领域都获得了广泛的应用。
实验目的1.本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上，学习用微波频段检测电子自旋共振信号的方法。
2.通过有机自由基DPPH的g值和EPR谱线共振线宽并测出DPPH的共振频率，算出共振磁场，与特斯拉计测量的磁场对比。
3.了解、掌握微波仪器和器件的应用。
4.学习利用锁相放大器进行小信号测量的方法。
实验原理电子自旋共振研究的对象是有未偶电子（即未成对电子）的物质，如具有奇数个电子的原子和分子，内电子壳层未被填满的原子和离子，受辐射或化学反应生成的自由基以及固体缺陷中的色心和半导体、金属等。
通过对物质的自旋共振谱的研究，可以了解有关原子，分子及离子中未偶电子的状态及周围环境方面的信息，从而获得有关物质结构的知识。
例如对固体色心的自旋共振的研究，从谱线的形状、线宽及g银子，可以估算出缺陷的密度，了解缺陷的种类，缺陷上电子与电子的相互作用，电子与晶格的相互作用的性质等。
电子自旋共振可以研究电子磁矩与外磁场的相互作用，通常发生在波谱中的微波波段，而核磁共振（NMR）一般发生在射频范围。
在外磁场的作用下的能级发生分裂，通常认为是塞曼效应所引起的。
因此可以说ESR是研究电子塞曼能级间的直接跃迁，而NMR则是研究原子和塞曼能级间的跃迁。
也就是说，ESR和NMR是分别研究电子自旋磁矩和核磁矩在外磁场中磁化动力学行为。
1.电子自旋磁偶极矩电子自旋磁偶极矩和自旋磁矩m的关系是其自旋磁偶极矩与角动量之比称为旋磁比其表达式为因此，电子自旋磁偶极矩沿磁场H方向的分量应该写为式中为电子自旋角动量的z分量量子数,为玻尔磁子。
微波段电子自旋共振实验
微波段电子自旋共振实验【实验目的】1. 了解和掌握各个微波波导器件的功能和调节方法。
2. 了解电子自旋共振的基本原理，比较电子自旋共振与核磁共振各自的特点。
3．观察在微波段电子自旋共振现象，测量DPPH样品自由基中电子的朗德因子。
4. 理解谐振腔中TE10波形成驻波的情况，调节样品腔长，测量不同的共振点，确定波导波长。
5．根据DPPH样品的谱线宽度，估算样品的横向弛豫时间。
【实验仪器】FD-ESR-C型微波电子自旋共振实验仪，双踪示波器【实验原理】概述:电子自旋的概念是Pauli在1924年首先提出的。
1925年，S.A.Goudsmit和G.Uhlenbeck 用它来解释某种元素的光谱精细结构获得成功。
Stern和Ger1aok也以实验直接证明了电子自旋磁矩的存在。
电子自旋共振(Electron Spin Resonance)缩写为ESR，又称顺磁共振(缩写为EPR,Paramagnetic Resonance)。
它是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。
这种共振跃迁现象只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，称为电子顺磁共振。
1944年由前苏联的柴伏依斯基首先发现。
它与核磁共振(NMR)现象十分相似，所以1945年Purcell、Paund、Bloch和Hanson等人提出的NMR实验技术后来也被用来观测ESR现象。
ESR己成功地被应用于顺磁物质的研究,目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用。
例如发现过渡族元素的离子、研究半导体中的杂质和缺陷、离子晶体的结构、金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等。
所以，ESR是一种重要的近代物理实验技术。
ESR的研究对象是具有不成对电子的物质，如(1)具有奇数个电子的原子，象氢原子；(2)内电子壳层未被充满的离子，如过渡族元素的离子；(3)具有奇数个电子的分子，如NO；(4)某些虽不含奇数个电子，但总角动量不为零的分子，如O2；(5)在反应过程中或物质因受辐射作用产生的自由基；(6)金属半导体中的未成对电子等等，通过对电子自旋共振波谱的研究，即可得到有关分子、原子或离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息，从而得到有关的物理结构和化学键方面的知识。
微波段电子自旋共振 实验报告
微波段电子自旋共振实验报告尽管已有许多相关实验报告，但是微波段电子自旋共振仍然是一个备受关注的研究领域。
本文将对微波段电子自旋共振的发展、原理及实验过程进行介绍，并且结合自己的实验结果进行讨论。
自20世纪50年代以来，微波段电子自旋共振已经成为了一种非常重要的实验手段。
这项技术因其能够对样品中的电子自旋进行研究而备受关注。
微波段自旋共振技术的原理是在一个恒定的磁场下，通过激发电子自旋共振，测量其信号并获得有关样品的信息。
自旋共振技术的主要优点就是非常灵敏，且对样品的结构和性质影响较小，因此在许多领域都有广泛的应用。
自旋共振技术在生物、化学、物理和材料科学等领域都有很多应用，例如分析分子的电子结构、研究材料的磁性质等。
微波段电子自旋共振技术的原理是通过恒定磁场下，微波的作用使得电子自旋产生共振。
这个共振条件基于以下的方程：h vf = g βB其中，h是普朗克恒量，v是微波的频率，f是微波的频率，g是自旋因子，β是玻尔磁子，B是磁场的强度。
这个方程的含义是，只有在微波的频率与自旋强的Larmor频率相等时，片子才会被激发并发生共振。
我们在实验中选用的是X带波长，手动控制，500MHz的电子自旋共振实验仪。
实验的样品为硫酸铜晶体，样品的数量约为2克，形态为粉末状。
首先，我们使用电路测试仪校定了实验仪的频率响应和信号强度，调节了相应的参数。
接着，我们将样品加入到样品区域中并且应用外加磁场。
我们通过电磁铁控制了磁场的大小和方向，使其与样品中的晶体结构相匹配。
然后，我们开始测量样品的自旋共振信号。
我们测量了不同磁场强度下的自旋共振信号，得到了带宽、共振场和线宽等参数。
最终，我们将实验结果汇总，得到样品中电子自旋的一些基本特性。
四、实验结果的讨论我们的实验结果表明，硫酸铜晶体中的电子自旋共振信号具有强的带宽和共振场信号，但是线宽比较宽，这表明样品中的自旋共振信号比较弱，但仍然可以通过微波来激发自旋共振。
我们还发现，磁场的大小和方向对许多参数都有很大的影响。
基于微波段电子自旋共振测量电磁波的传播速度
第 １ ｏ期
刘 竹琴 ， ： 于微 波 段 电 子 自旋 共 振 测 量 电 磁波 的传 播 速 度 等 基
２ ５
微波 源产生 的微 波 信 号 经环 行 器 、 波 导 后进 入 扭
谐振 腔 ．在谐 振 腔 未 达 到谐 振 状 态 时 ， 振 腔 中 谐
的波 长 ， 电磁波 的频率 ． 为
图 １ 微 波 段 电子 自旋 共 振 器 件 组 合 图
资 助项 目 ： 西 省 教 育 厅 ２ １ 年 科 学 研 究 项 目计 划 （ ． １ＫＯ １ ） 陕 ０１ Ｎｏ １Ｊ ９ ５ 作 者简 介 ： 竹 琴 （ ９８ ） 女 ， 西 榆 林 人 ， 安 大 学 物 理 与 电子 信 息 学 院 副 教 授 ， 士 ， 要从 事 实 验 物 理 的 教 学 和 刘 １６一 ， 陕 延 学 主 科研工作．
式为 （ ６ 。 Ｃ ）Ｎ—ＮＣ Ｈ （ 。 。 它 的 第 二 个 氮 Ｈ ＮＯ ） ， 原子 上有 １个未 成 对 电子 ， 用之 可观 察 到 强 的共
步， 也打破 了光 速无 限 的传 统 观念 ； 物理学 理论 在 研 究 的发 展里 程 中 ， 不仅 为 粒 子 说 和波 动 说 的 它 争 论提供 了判 定 的依 据 ， 而且 最 终 推动 了爱 因斯 坦 相对论 理论 的发 展．测 量 电磁 波传 播 速度 的方 法较 多 ， 如 旋 转 齿 轮 法 、 转 镜 面 法 、 尔 盒 例 旋 克 法 ．本 文所 用 的方法是 利用 具有 未 成对 电子 的 ］
有微 波反射 出来 ， 被反 射 出来 的微 波 又经扭 波导 、 环行器 进入 晶体 检波 器检 波后 至示 波 器．由示 波 器 的扫描 线位置 高 低 可 知检 波 后 电流 的 大小 （ 扫 描线 位置 高则 检 波 电流 大 ， 描 线位 置 低 则 检 波 扫
电子自旋实验报告
电子自旋共振学号：09XXXXX 姓名：xxx 班别：xxx合作人：xxx 实验日期：xxx 自我评价：优一、实验目的1、了解电子自旋共振理论。
2、掌握电子自旋共振的实验方法。
3、测定 DPPH 自由基中电子的 g 因子和共振线宽。
二、实验原理原子的磁性来源于原子磁矩，由于原子核的磁矩很小，可以略去不计，所以原子的总磁矩由原子中各电子的轨道磁矩和自旋磁矩所决定。
在本单元的基础知识中已经谈到，原子的总磁矩μJ与P J总角动量之间满足如下关系：式中μB为玻尔磁子，h为约化普朗克常量，由上式得知，回磁比（1）按照量子理论，电子的L-S耦合结果，朗德因子（2）由此可见，若原子的磁矩完全由电子自旋磁矩贡献（L=0，J=S），则g=2。
反之，若磁矩完全由电子的轨道磁矩所贡献（S=0，J=L），则g=1。
若自旋和轨道磁矩两者都有贡献，则g的值介乎1与2之间。
因此，精确测定g的数值便可判断电子运动的影响，从而有助于了解原子的结构。
将原子磁矩不为零的顺磁物质置于外磁场B0中，则原子磁矩与外磁场相互作用能由式（9.0.10）决定，那么，相邻磁能级之间的能量差△E=γhB0（3）如果垂直于外磁场B0的方向上施加一幅值很小的交变磁场2 B1cosωt，当交变磁场的角频率ω满足共振条件hω=△E=γhB0（4）时，则原子在相邻磁能级之间发生共振跃迁。
这种现象称为电子自旋共振，又叫顺磁共振。
在顺磁物质中，由于电子受到原子外部电荷的作用，使电子轨道平面发生旋进，电子的轨道角动量量子数L的平均值为0，当作一级近似时，可以认为电子轨道角动量近似为零，因此顺磁物质中的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献。
由(1)和(4)两式可解出g因子：g=hf0/μB B0（式中f0为共振频率，h为普朗克常数）本实验的样品为DPPH(Di-Phehcryl Picryl式为（C6H5）2N-NC6H2·（NO2）2，如图9.3.1所示。
它的第二个氮原子上存在一个未成对的电子，构成有机自由基，实验观测的就是这灰电子的磁共振现象。
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微波段电子自旋共振
一、实验目的
1.本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上，学习用微波频段检测电子自旋
共振信号的方法。
2.通过有机自由基DPPH的g值和EPR谱线共振线宽并测出DPPH的共振频率，算出共
振磁场，与特斯拉计测量的磁场对比。
3.了解、掌握微波仪器和器件的应用。
4.学习利用锁相放大器进行小信号测量的方法。
二、实验仪器
本实验使用ＭＳＤ-Ⅱ型电子顺磁共振谱仪观测电子自旋共振信号。
该仪器采用微波边限振荡器自检，低频小调场、慢扫描磁场、锁相放大、计算机自动控制、数据采集、实时显示、数据处理等技术。
该仪器由主机、电磁铁和计算机组成。
整体结构框图如图11.3-2所示。
共分为５部分：１．微波部分，２．调制部分，３．扫描部分，４．放大部分，５．测控及接口部分。
主机核心部分是微波边限振荡自检系统。
它由一端为可调短路活塞，另一端为短路块的３ｃｍ矩形标准波导所构成的变频谐振腔及安放在其中的Ｇｕｎｎ二极管组成，利用Ｇｕｎｎ二极管的负阻特性，可以使它产生Ｘ波段范围内的微波振荡，适当选择Ｇｕｎｎ二极管偏置电压（改变串接电阻）使其处于边限振荡状态（类似于ＮＭＲ中的边限振荡），调节短路活塞，改变腔长以改变微波振荡频率
其频率由安装在腔体上的波长表测量，待测样品粘贴在短路中心的样品杆（黄铜圆柱转杆）
上，它可以做０～３６０°的旋转，使待测样品晶轴对磁场有不同取向，从而研究晶体的各向异性。
在靠近短路块内壁波导窄壁中央开有φ２ｍｍ的小孔，以便做参比法测量时，插入参比样品管。
为保证待测样品和参比样品处于相同的微波场中，还可将参比样品与待测样品一起粘贴在样品杆上，Ｇｕｎｎ管除做微波源外，还兼做检波器（即当ＥＰＲ发生时，腔的Ｑ值下降，微波振荡电压下降），称为自检，为了提高信噪比和稳定性，Ｇｕｎｎ管装有良好的散热装置。
Ｇｕｎｎ管偏置电压（１０～１２Ｖ）可由干电池或稳压电源供给，本实验采用双路稳压电源，另一路做激磁电源，为电磁铁提供稳定的直流电流。
样品放置在靠近短路块内壁微波磁场Ｂ１最强最均匀处，且与恒磁场Ｂ垂直，满足磁共振对Ｂ和Ｂ１极化方向的要求。
用微波边振自检ＥＰＲ谱仪观测某物质的ＥＰＲ谱线，关键在于调节Gunn二极管的边限振荡状态，即必须使Gunn二极管工作在门限偏置电压Ｖth附近（Gunn二极管偏压略高于Ｖth）。
还有控制、数据采集及处理系统，计算机及专用软件包。
该谱仪可工作在程控扫描和自动扫描两种方式，谱仪通过串行口与微机进行通讯，可实现对扫描电流的控制和对数据进行累加和处理。
软件采用ＶＢ编程，在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下运行。
整个界面具有菜单式、汉字工作提示、实验数据实时屏幕绘图、实验参数实时显示
的特点。
主机前面板如图11.3-3所示。
后面板如图11.4所示。
三．实验原理
电子自旋共振研究的对象是有未偶电子（即未成对电子）的物质，如具有奇数个电子的原子和分子，内电子壳层未被填满的原子和离子，受辐射或化学反应生成的自由基以及固体缺陷中的色心和半导体、金属等。
通过对物质的自旋共振谱的研究，可以了解有关原子，分子及离子中未偶电子的状态及周围环境方面的信息，从而获得有关物质结构的知识。
例如对固体色心的自旋共振的研究，从谱线的形状、线宽及g银子，可以估算出缺陷的密度，了解缺陷的种类，缺陷上电子与电子的相互作用，电子与晶格的相互作用的性质等。
电子自旋共振可以研究电子磁矩与外磁场的相互作用，通常发生在波谱中的微波波段，而核磁共振（NMR）一般发生在射频范围。
在外磁场的作用下的能级发生分裂，通常认为是塞曼效应所引起的。
因此可以说ESR是研究电子塞曼能级间的直接跃迁，而NMR则是研究原子和塞曼能级间的跃迁。
也就是说，ESR和NMR是分别研究电子自旋磁矩和核磁矩在外磁场中磁化动力学行为。
1.电子自旋磁偶极矩
电子自旋磁偶极矩和自旋磁矩m的关系是其自旋磁偶极矩与角动量之比称为旋磁比其表达式为
因此，电子自旋磁偶极矩沿磁场H方向的分量应该写为
式中为电子自旋角动量的z分量量子数,为玻尔磁子。
由于自旋角动量取向的空间量子化，必将导致磁矩体系能级的空间量子化。
即得一组在磁场中电子自旋此举的能量值为
这说明塞曼能级间的裂距是随磁场强度线性增大的，如下图所示。
2.电子自旋磁偶极矩在磁场H中的运动
电子自旋磁矩绕磁场H的进动方程为
上式的解为
式中上式表征了磁偶极矩与磁场保持一定的角度绕z轴做Larmor进动，其进动的角频率为如下图所示
如果在垂直于恒定磁场H的平面内加进一个旋转磁场，若此旋转磁场的旋转方向和进动方向相同，当的旋转角频率时，和保持相对静止。
于是也将受到一个力矩的作用，绕做进动，结果是与之间的夹角增大，说明例子吸收了来自旋转磁场的势能，这就发生了电子顺磁共振现象，共振条件：
3.电子自旋的量子力学描述
自旋为Ｓ的电子
g=2时，计算得
4.弛豫过程、线宽
共振吸收的另一个必要条件是在平衡态下，低能态E1 的粒子数N1 比高能态E2 的粒
子数N2 多，这样才能显示出宏观（总体）共振吸收。
即由低能态向高能态跃迁的粒
子数目比由高能态跃迁向低能态的数目多，这个条件是满足的，因为平衡时粒子数
分布服从玻尔兹曼分布：
假定显然
吸收跃迁占优势，然而随时间推移及过程的充分进行，势必使
N2 与N1 之差趋于减少，甚至可能反转，于是吸收效应会减少甚至停止。
但实际并
非如此，因为包含大量原子或离子的顺磁体系中，自旋磁矩之间随时都在相互作用
而交换能量，同时自旋磁矩又与其周围的其它质点（晶格）相互作用而交换能量，
这使处在高能态的电子自旋有机会把它的能量传递出去而回到低能态，这个过程称
为弛豫过程，正是弛豫作用的存在才维持着连续不断的磁共振吸收效应。
弛豫过程导致粒子处在每个能级上的寿命缩短，而量子力学中的“测不准关系”
指出
亦即的减少会导致的增加，表示该能级的宽度，即这个能量的不准范国，如下图能级的阴影宽度所示。
这样对于确定的微波频频率能够引起共振吸收的磁场强度的数值便允许有—个范围，即共振吸收线有一定的宽度又称谱线半高宽度，简称线宽（下图）．驰豫过程越快，越宽，因此线宽可以作为驰豫强弱的度量。
现在定义一个物理量一驰豫时间T，即令
式中△B 是实际观察到的谱线宽度，理论证明
称“自旋-晶格弛豫时间”，称“自旋-自旋弛豫时间”。
对于Lorentz 线形有：
四．实验内容与处理
1 观察电子自旋共振吸收现象
测量DPPH样品，用示波器观测共振吸收峰。
示波器用内扫描，调节电源励磁电流，改磁场B，使出现共振信号，分别改变B和大幅度调职场的大小，观察信号的变化。
调节得到等间隔共振吸收峰。
如图所示
2观测低频小幅度调制长产生的信号，理解信号处理的过程
由上图a可以看出相同幅度相位小调制信号，在不同直流场条件下输出波形，其中
输出很小幅度，接近特性曲线斜率较大的地方输出信号幅度也较大。
当小调制信号
小于线宽的时，输出信号的幅度近似等于共振线型的微分的绝对值。
其中，与输出
幅度相等相位差
图b为检波器输出信号波形。
图c为检波器输出信号经过锁相放大器相敏检波和低通滤波后的输出波形。
3.测量DPPH的EPR谱
有机自由基DPPH它的第二个氮原子上有一个未成对电子。
它非常接近自由电子的g
值。
其谱线半宽度（线宽）若能测出DPPH的共振频率则共振磁场为
从图中可以看到，共振吸收峰出现在162mV处，但不够清晰，所以接下来，我们进行了细扫。
注：图中的斜线代表强度逐渐增大的直流磁场。
从图中可以看到，共振峰确实出现在130mV（检测电压）处，这一方面验证了“粗扫”中的猜测；另一方面，也将共振吸收峰的波形完整地呈现了出来
五．思考题
1.测g值时，为什么要使共振信号等间距？怎样使信号等间距？
答：在实验中，我们保持微波频率不变，而改变直流磁场，以此来产生共振吸收峰。
此时对于正弦信号来说，等间距的共振吸收峰对应于幅值为0的B0，而此时的B（直流磁场）正是共振磁场。
若不是等间距的，则B并不是精确的共振磁场，会产生一定的误差。
2.B0，B如何产生？作用是什么？
答：B0直流扫描磁场，B是频率不变的交流微波磁场。
在实验中，直流扫描磁场是由绕有“通电导线圈”的永磁铁产生的，而交流微波场是由仪器“微波源”产生的。
3.不加扫描电压能否观察到共振信号？
答：不能。
这是因为电子在吸收能量时是以光量子的形式吸收的，这是就需要有承载能量、与传播能量的电磁场。
如果不加扫描电压，则只存在静磁场，其能量无法被电子吸收、无法得到共振峰。
4.如果电脑显示的锁定放大器输出波形反相了，会是哪些原因？
答：如果锁定放大器的输出波形反了，有可能是扫描电压的正负输入端接反了所致；也有可能是示波器本身进行了反相操作。
也可能为弛豫作用引起的发射过程。