電子自旋共振實驗

電子自旋共振【試驗目的】1、了解電子自旋共振理論。2、把握電子自旋共振的試驗方法。3、測定DPPH自由基中電子的g【試驗原理】原子中的電子在沿軌道運動的同時具有自旋，其自旋角動量為p SSS1/2。

g e p

與自旋磁矩 間的關系為 S 2m SeSS1eSS1gS Bme

為電子質量； e，稱為玻爾磁子；g為電子的朗德因子，具體表示為B 2mg1

eJ(J1)L(L1)S(S1)2J(J1)

〔7-2-3〕設

e g2me

為電子的旋磁比，S

pS

。電子自旋磁矩在恒定外磁場B〔z〕0的作用下，會發(fā)生進動，進動角頻率0

B0

由于電子的自旋角動量pS

的空間取向是 量子化的，在z方向上只能取p m 〔mS,S1, ,S1,S〕m Sz量子數，由于S=1/2，所以m可取±1/2。電子的磁矩與外磁場B的相互作用能為0EBS

BSz 0

12

B0相鄰塞曼能級間的能量差為E0B0gBB0B0平面內施加一個角頻率等于ω0B1，則電子將吸取此旋轉磁場的能量，實現能級間的躍遷，即發(fā)生電子自旋共振。B1可以在射頻段由射頻線圈產生，子自旋共振?！驹囼灧椒ā⒉ǘ蔚碾娮幼孕舱瘛?、試驗裝置及原理本試驗承受的微波段電子自旋共振試驗裝置如圖 7-2-6所示，由永磁鐵、X波段〔8.5~10.7GHz〕337-2-73㎝固態(tài)微波源由耿氏二極管〔一種體效應管、變容二極管和矩形波導諧振腔等組成，其節(jié)時，必需按說明書進展，以免造成損壞。共振所需要的微波能量就是由微波源通過它供給的。真空或空氣介質時，計算說明，當lp g2

時，發(fā)生諧振。其中 112 c

稱為波導波長。式中c/fc

2a是截止或臨界波長。由此可進一步得諧振波長0

和諧振頻率為 212 p2 a l

c/0

諧振波長0

、諧振頻率和腔的外形、體積、波形及腔內介質性質等有關。00當滿足共振條件，即微波磁場Hmw角頻率等于B時，樣品從微波磁場中吸取能量，破011β=由于完全匹配。

所以樣品諧振腔諧振時的反射系數Γ由于試驗裝置中使用了微分放大器并由此可以判別共振譜線的線型。具體做法是：對于微分后的吸取曲線，如圖7-2-10比k/k〔或Bˊ/ˊ，假設等于，為洛B A侖茲型，假設等于2.2，則為高斯型。2、試驗內容極管及變容二極管工作電壓〔分別為10V和2V，預熱10~15mi，使微波源工作穩(wěn)定。配器、短路活塞及晶體檢波器，在示波器上觀看到峰形鋒利、信噪比好的共振信號，然后，調整永磁鐵轉輪，使共振信號等間隔，再由頻率計測量此時微波頻率，用特斯拉計測量磁鐵間隙磁感應強度，依據〔7-2-7〕式計算DPPHg。認真調整單螺調配器位置，在示波器上依次觀看圖7-2-9所示的各種共振信號，并記錄單螺調配器的坐標位置〔x,x1 2

,x,x,x3 4

，依據g

2x x5 1計算波導波長 ，并進一步計算樣品諧振腔長度、微波在自由空間的波長，以及微波頻率g〔波導寬邊長度a=2.3。將計算的微波頻率與頻率計讀數進展比較。判定DPPH【數據處理】計算DPPHg。f=9371MHz335.7335.4335.7335.4334.9336.7333.9335.7335.4334.9336.7333.9B 334.9mT0 5由EBgB 〔7-2-7〕0 0 B 0E0

2fgB

0.5788104eV/TBB0B0g

fcguBc B 2π cu Bb 0 23.149371106197neV3108m/s0.5788104eV/T334.9103T1.9936公認的DPPH的g2.0038g -g -g理g測誤差分析：

Er

2.0038-1.9936100％2.00381、使用特斯拉計測量磁鐵間隙磁感應強度時，有時視數不穩(wěn)定，取值有肯定的偏差；2、在調整諧振腔的頻率f3、調整魔T臂使負載對稱，反射式諧振腔放射諧振現象時的微波信號頻率和諧振腔的頻率有偏差。計算的微波頻率與頻率計讀數進展比較。圖7-2-9 DPPH的吸取與色散信號2、對應各圖的坐標位置記錄表坐標位置坐標位置x1x2x3x4x5mm16.419.323.931.739.21、).波導波長： 2xx2(39.216.4)45.6mmg 5 12).樣品諧振腔長度lpg2

p為腔長方向分布的駐立半波數〕P=5lp

g5

45.6

mm114mm2 2微波在自由空間的波長：c 3108m/s 32mmf 9371106Hz微波頻率： 12 12 p2a l122 22345.620

2 32.4mmc

3108m/

925910Hz660 32.4mm000ffEr

10％9371106-925910610％937110誤差分析：

612真空鍍膜試驗試驗目的初步了解真空鍍膜的原理和操作以及薄膜厚度的測量。試驗原理真空鍍膜是將固體材料置于真空室內，在真空條件下，將固體材料加熱蒸發(fā)，空鍍膜有兩種方法,一是蒸發(fā),一是濺射。本次試驗承受蒸發(fā)方法。在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當的外表上。真空系統(DM—300鍍膜機)蒸發(fā)源(a)、籃式(b)、發(fā)叉式(c)和淺舟式(d)等蒸發(fā)源選取原則要足夠底。蒸發(fā)源的熔點要高于被蒸發(fā)物的蒸發(fā)溫度。加熱器要有足夠大的熱容量。蒸發(fā)物質和蒸發(fā)源材料的互熔性必需很底，不易形成合金。狀蒸發(fā)源。薄膜厚度分布設蒸發(fā)源為點蒸發(fā)源，單位時間內通過任何方向一立體角dω的質量為：蒸發(fā)物質到達任一方向面積元ds質量為：dst，則比較以上兩式可得：ds，φ=θ，則上式為：由：可得在點源的正上方區(qū)域(δ=0)時：試驗步驟1.繞制鎢籃，清洗鎢籃和載玻片,鋁絲，祛除外表氧化物。2制作基片，.用一窄薄鋁片遮蓋在載玻片上，以便鍍膜完成后在基片上形成臺階。3.將鎢籃和鉬舟固定在鐘罩內的電極上，并放入鋁絲。,410-6torr以上,開頭蒸發(fā)鍍膜。鍍膜完成后,處理真空機組的后續(xù)工作。用稱重法測薄膜的厚度。用干預法測薄膜的厚度。本試驗重點DM-300鍍膜機的真空系統構造及正確操作量好壞的關鍵。干預顯微鏡的構造原理及光路調整。本試驗難點基片樣品的制作，遮蓋金屬片的邊緣肯定要格外光滑整齊，遮蓋金屬片要緊緊壓住基片。蒸發(fā)電流和蒸發(fā)時間的把握，為避開蒸發(fā)材料跌落并去除雜質，開頭宜緩確保薄膜的厚度。稱重法測薄膜厚度要求基片足夠大，膜足夠厚，天平讀數精度足夠高。干預法測薄膜厚度，干預顯微鏡的構造與實物比照。調整光路找到干預條紋，再調到干預條紋消滅最大彎曲，即可測量。。–化學成分非金屬元素(Si,Ge,C,S)晶構造薄膜材料的性質光學性質反射涂層和減反涂層；干預濾色鏡；裝飾性涂層；光記錄介質；光波導。電學性質絕緣薄膜；導電薄膜；半導體器件；壓電器件。磁學性質磁記錄介質化學性質集中阻擋層；防氧化或防腐涂層；氣體或液體傳感器。力學性質耐磨及外表防護涂層；硬質涂層；顯微機械?！按萄邸薄㈠兎浪繉?，使鏡不易起霧。鋁