实用电子磁共振波谱学

裘祖文教授序

PrefaceofH.M.Swartz

PrefaceofJ.R.Pilbrow

PrefaceofYu.D.Tsvetkov

前言

第1章绪论

1.1历史的回眸

1.2EMB的研究对象

1.3EMR实际应用的局限性及其弥补办法

1.4EMR的发展趋势

参考文献

第2章电子磁共振基本原理

2.1电子磁共振现象的简单描述

2.2磁共振现象的持续和体系中能量的迁徙

2.3电子、核的磁矩和角动量矩之间的关系

2.4角动量矩的量子化

2.5磁场的单位

2.6磁偶极矩

2.7磁能量与状态

2.8磁偶极子与电磁辐射的相互作用

2.9自旋体系的表征

参考文献

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第3章偶极子间的磁相互作用与各向同性的超精细分裂

3.1偶极子间的磁相互作用

3.2超精细互作用的理化探讨

3.3角动量与能量算符

3.4一个未偶电子与一个磁性核的体系

3.5具有各向同性超精细结构的EMR波谱

3.6自由基EMR波普遇到的其他问题

参考文献

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第4章超精细耦合常数与偶电子的概率分布

4.1自由基超精细耦合常数的计算

4.2其轭体系产生超精细分裂的机理

4.3其他非质子核的超精细分裂

4.4甲基上质子的超精细分裂和超共轭效应

参考文献

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第5章Lande因子与g张量理论

5.1Lande因子

5.2在有规取向体系中的g张量

5.3在无规取向体系中的g张量

参考文献

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第6章各向异性的超精细互作用与A张量理论

6.1各向异性超精细互作用的起源

6.2超精细矩阵的确定和解析

6.3实例演示

6.4超精细耦合张量与自由基的结构

6.5g张量和A张量组合的各向异性性

6.6无规取向体系中A张量的各向异性性

参考文献

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第7章零场分裂与波谱的精细结构

7.1零场分裂的起源

7.2Kramer定理

7.3两个电子互作用的自旋Hamilton算符

7.4三重态分子体系

7.5无规取向的三重态体系

7.6双基

参考文献

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第8章弛豫时间，线型、线宽理论和动力学现象

8.1自旋弛豫的一般模型

8.2自旋弛豫的Bloch模型

8.3线型、线宽和谱线强度

8.4线型的动态效应

8.5饱和一转移的EMR波谱

8.6EMR的信号振幅随时间变化

参考文献

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第9章气相中的顺磁粒子和无机自由基

9.1单原子气相顺磁粒子的EMR波谱

9.2双原子气相顺磁粒子的EMR波谱

9.3三原子和多原子气相分子的EMR波谱

9.4激光电子磁共振

9.5电子诱导磁共振

9.6无机自由基

9.7固体中的点缺陷

9.8电导体和半导体

9.9从EMR数据中估计结构的方法

参考文献

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第10章过渡族元素离子及其配合物的电子磁共振波谱

10.1过渡族元素离子的电子基态

10.2配位场中轨道简并度的解除

10.3配位场的电势

10.4在配位场中P、D、F态离子的能级分裂

10.5旋轨耦合与自旋Hamiltonian

10.6具有轨道非简并的基态离子

10.7具有轨道简并的基态离子

10.8稀土离子的EMR波谱

10.9过渡金属配合物的EMR波谱

参考文献

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第11章谱仪的基本原理和操作技术

11.1CW-EMR谱仪的基本原理

11.2脉冲EMR谱仪的基本原理

11.3EMR谱仪的计算机界面

11.4变温和控温技术

11.5评价EMR谱仪的两个重要指标灵敏度和分辨率

11.6g因子和超精细分裂的测量

11.7弛豫时间的测量

11.8顺磁物种的制备技术

11.9关于定量问题

参考文献

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第12章双共振波谱

12.1连续波电子一核双共振的基本原理

12.2液态溶液中的ENDOR谱

12.3晶体中的ENDOR谱

12.4无规取向固态和粉末样品的ENDOR谱

12.5脉冲电子一核双共振

12.6ENDOR技术的扩展

12.7电子一电子双共振

12.8光检测磁共振

12.9荧光检测磁共振

参考文献

更进一步的参考读物

第13章脉冲激发的电子磁共振波谱

13.1射频场H1的理想接通

13.2单脉冲的射频场H1

13.3无感应衰减曲线的分析和Fourier变换的EMR谱

13.4多重脉冲

13.5电子自旋回波包络调制谱

13.6脉冲EMR技术的发展

参考文献

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第14章电子磁共振成像

14.1电子磁共振成像原理

14.2EMR成像的图形显示方式

14.3图像处理的基本方法

14.4EMR成像的模拟

14.5EMR成像技术的应用举例

参考文献

更进一步的参考读物

第15章固体催化剂及其催化体系中的电子磁共振波谱

15.1固体催化剂EMR波谱的特征

15.2改进固体催化剂EMR波谱可解析性的方法

15.3经典CW-EMR在固体催化剂研究中应用的新进展

15.4电子磁共振成像技术的应用

15.5ENDOR在固体催化剂研究中的应用

15.6ESEEM在固体催化剂研究中的应用

参考文献

更进一步的参考读物

第16章电子磁共振在医学和生物学中的应用

16.1EMR在生物体系中应用的概述

16.2用自旋捕捉测定活性自由基

16.3氧分压的测量

16.4受到辐射损伤的评估

参考文献

第17章电子磁共振在相关领域中的应用简介

17.1生物学和医学领域(含中草药)

17.2无机材料领域

17.3有机材料领域

17.4石油

17.5煤炭及其产品

17.6食品

17.7法医学(从遗体的皮肤或血迹的EMR信号判断死亡时间)

17.8核爆炸(事故)现场辐射伤害剂量的测定

17.9结束语

参考文献

更进一步的参考读物

第18章便携式专用型EMR谱仪的开发与应用

18.1简易型EMR谱仪的结构与原理

18.2简易型EMR谱仪在学生实验教学中的应用

18.3国内研发的简易型EMR谱仪概况

18.4德国Bruker公司生产的小谱仪

18.5总结

参考文献

附录

附录1数学准备

附录2量子力学中的角动量理论

附录3量子力学中的定态微扰理论

附录4常用的基本常数

附录5常用的换算因子

附录6常见磁性核的自然丰度、核自旋、核旋磁比和超精细耦合常数

附录7符号说明

后记

　　本书的雏型是作者在清华大学举办“电子顺磁共振”讲习班时，将近20年来积累起来的讲稿、讲义。主要内容包括两个方面：一方面是“电子磁共振波谱学”的基本原理和波谱解析方法；另一方面是电子磁共振波谱技术的应用，增补了近20多年来发展起来的新的电子磁共振技术。本书把重点放在波谱的解析和应用上。　　本书主要论述电子磁共振波谱学的基本原理和实际应用。在论述基本原理的同时着重引导读者学会如何“解谱”。除在书中穿插一些应用实例外，还专门用5章的篇幅介绍了电子磁共振在相关领域中的应用、过渡金属离子及其配合物的电子磁共振波谱、固体催化剂及其催化体系中的电子磁共振波谱；电子磁共振在医学和生物学中的应用、便携式电子磁共振谱仪及其开发应用等与应用密切相关的内容。　　本书适合非物理专业出身的电子磁共振波谱领域的科研工作者阅读，也可作为高等院校相关专业的研究生教材。【作者简介】　　徐元植教授，1933年生于温州市。1951年考入北京大学化学工程系，1952年因院系调整转入清华大学石油工程系(1953年独立成为北京石油学院)，1955年毕业分配到中国科学院大连化学物理研究所(原中国科学院石油研究所)工作。1960年开始从事电子磁共振波谱学研究。1980年应卢嘉锡教授之邀调至中国科学院福建物质结构研究所工作。1984年调至浙江大学化学系任副教授、教授、博士生导师。1993年起任浙江大学物理化学研究所学术委员会主任。1987年起任中国物理学会波谱学专业委员会委员、《波谱学杂志》编委、浙江省化学会理事。1987年与日本北海道大学相马纯吉教授共同发起并在杭州举办了第一届“中日双边电子磁共振学术研讨会”，担任中方主席。1988年在杭州主持召开了第一届全国电子磁共振学术研讨会。1989年率团赴日本京都参加第二届“中日双边电子磁共振学术研讨会”。19901994年担任“AppliedMagneticResonance”杂志的编委；1994年至今担任该杂志国际学术顾问。被选为“国际胶体及界面科学中的磁共振学术研讨会”第六、七、九届国际学术顾问委员会委员。1999年作为主席在杭州成功地举办了第二届“亚洲及太平洋地区电子磁共振学术研讨会”。曾多次访问欧洲、美国、日本、韩国、俄罗斯等20多个国家以及中国香港、台湾地区的50多所著名大学、研究机构和企业，进行电子磁共振波谱学的技术合作和学术交流。