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自由基檢測儀EPR

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自由基檢測儀EPR:電子順磁共振(EPR)波譜,也稱為電子自旋共振(ESR),通過探測含有不成對電子的原子和分子(即順磁性),提供對其它不可見現(xiàn)象的洞察。它區(qū)別于其它波譜技術,即只有EPR明確檢測這些物種,從而消除誤報。

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自由基檢測儀EPR

EPR專業(yè)知識

揭示自由基

電子順磁共振(EPR)波譜,也稱為電子自旋共振(ESR),通過探測含有不成對電子的原子和分子(即順磁性),提供對其它不可見現(xiàn)象的洞察。它區(qū)別于其它波譜技術,即只有EPR明確檢測這些物種,從而消除誤報。

EPR是一種高度敏感和特別的技術,能夠對材料、化學試樣和生物系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)研究。

人們使用EPR波譜從事檢測、識別并量化自由基;研究分子的結構、幾何學和動力學特性;觀察生物系統(tǒng)中的原位標記物種;了解氧化還原過程、反應動力學特性等。

EPR可以利用順磁電子檢測任何物種,包括有機和無機自由基、過渡金屬配合物、金屬蛋白和雙自由基等。

由于單電子轉移反應,自由基在自然界中頻繁出現(xiàn)。過渡金屬離子通常是順磁性的。



EPR的優(yōu)勢

EPR波譜可直接測量與不成對電子耦合的原子核的數(shù)目和類型,是對NMR的一個補充,它能為所有分析實驗室?guī)?的能力:

靈敏度:比NMR靈敏度高1000倍

特異性:只檢測包含不成對電子的分子區(qū)域

快速的時間分辨率:監(jiān)測壽命甚短的物種

無損檢測:留下完整的試樣可供進一步分析之用

定量分析


關于EPR

EPR波譜類似于NMR波譜,具有中心差分。EPR通過探測不成對電子的磁性質來生成檢測結果,而不是像NMR那樣是探測原子核。(參見NMR 101。)


作為運動中的帶電粒子,每一個電子都有磁矩。放置在磁場中時,試樣中的不成對電子依據(jù)磁場校準其磁矩。將試樣暴露于一定頻率的微波照射下時,外部磁場已受線性掃描。磁場和微波頻率恰好產(chǎn)生EPR共振(或吸收)的狀態(tài)稱為共振狀態(tài),其中電子磁矩的方向依據(jù)磁場而改變。


特定順磁性物種會吸收特征共振頻率的能量,這些頻率隨磁場強度而變化。電磁體使其具備可以較容易地橫掃一整列的優(yōu)勢,所以大多數(shù)EPR實驗在測量與磁場強度呈函數(shù)關系的能量吸收時,會保持頻率不變。所得的吸收波譜可揭示出試樣中自由電子的存在及其環(huán)境的細節(jié)。


試樣的導入

完成最小量的制備后,將試樣置于探頭內,通常也稱為腔體或諧振腔,依次安放在電磁體內。EPR通常在低溫下進行,使用液氦或液氮作為冷卻劑,捕捉稍縱即逝的反應。


數(shù)據(jù)的采集

諧振腔是一種物理結構,它在微波的波長上產(chǎn)生共振(儲存并集中微波能量),就像風琴管與聲波共振一樣。在適當?shù)奈⒉l率和磁場的作用下,試樣吸收微波時,微波從腔體反射回來,我們的EPR信號就會被檢測到。

數(shù)據(jù)的解讀

與許多波譜技術不同,微波吸收表現(xiàn)為一階導數(shù)波譜。這是因為EPR使用場調制和鎖定檢測技術,以獲取檢測靈敏度并提供優(yōu)異的信號分辨率。


如果試樣中的自由電子只有兩種可能的狀態(tài),例如“受激”(吸收光子后)和“弛豫”,那么EPR波譜就會顯示出一個單一的零交叉點,就像上面的理想化例子一樣。事實上,多重電磁影響可以產(chǎn)生各種可能的能量狀態(tài),對應EPR波譜上的相應譜線。其模式揭示出目前物種的詳細情況。在最重要的EPR參數(shù)中,“g因子”反映了電子軌道與自旋角動量之間的相互作用。電子與磁核的相互作用,被稱為超精細相互作用,可提供有價值的分子類型和結構信息。


EPR的應用

EPR對順磁物種的*檢測結果使其在各個領域和行業(yè)的研究、開發(fā)和質量控制方面都價值。例如:

生物學和醫(yī)學

研究金屬蛋白的代謝功能

監(jiān)測活性氧(自由基)的形成和反應性

利用自旋標記研究膜蛋白和蛋白質-脂質相互作用的動力學特性

材料與物理科學

查明金屬氧化物中的晶體缺陷

開發(fā)并測試半導體

化工和石化工業(yè)

研究反應動力學、催化和光化學等。

對原油中含瀝青質的自由基進行實時監(jiān)測

食品與飲料質量

追蹤產(chǎn)品質保期

評估氧化、溫度和光穩(wěn)定性

鑒別輻照食品中的自由基

南京新飛達光電科學技術有限公司 黃麗娟








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