电子自旋共振实验

电子自旋共振【试验目的】1、了解电子自旋共振理论。2、把握电子自旋共振的试验方法。3、测定DPPH自由基中电子的g【试验原理】原子中的电子在沿轨道运动的同时具有自旋，其自旋角动量为p SSS1/2。

g e p

与自旋磁矩 间的关系为 S 2m SeSS1eSS1gS Bme

为电子质量； e，称为玻尔磁子；g为电子的朗德因子，具体表示为B 2mg1

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

〔7-2-3〕设

e g2me

为电子的旋磁比，S

pS

。电子自旋磁矩在恒定外磁场B〔z〕0的作用下，会发生进动，进动角频率0

B0

由于电子的自旋角动量pS

的空间取向是 量子化的，在z方向上只能取p m 〔mS,S1, ,S1,S〕m Sz量子数，由于S=1/2，所以m可取±1/2。电子的磁矩与外磁场B的相互作用能为0EBS

BSz 0

12

B0相邻塞曼能级间的能量差为E0B0gBB0B0平面内施加一个角频率等于ω0B1，则电子将吸取此旋转磁场的能量，实现能级间的跃迁，即发生电子自旋共振。B1可以在射频段由射频线圈产生，子自旋共振。【试验方法——微波段的电子自旋共振】1、试验装置及原理本试验承受的微波段电子自旋共振试验装置如图 7-2-6所示，由永磁铁、X波段〔8.5~10.7GHz〕337-2-73㎝固态微波源由耿氏二极管〔一种体效应管、变容二极管和矩形波导谐振腔等组成，其节时，必需按说明书进展，以免造成损坏。共振所需要的微波能量就是由微波源通过它供给的。真空或空气介质时，计算说明，当lp g2

时，发生谐振。其中 112 c

称为波导波长。式中c/fc

2a是截止或临界波长。由此可进一步得谐振波长0

和谐振频率为 212 p2 a l

c/0

谐振波长0

、谐振频率和腔的外形、体积、波形及腔内介质性质等有关。00当满足共振条件，即微波磁场Hmw角频率等于B时，样品从微波磁场中吸取能量，破011β=由于完全匹配。

所以样品谐振腔谐振时的反射系数Γ由于试验装置中使用了微分放大器并由此可以判别共振谱线的线型。具体做法是：对于微分后的吸取曲线，如图7-2-10比k/k〔或Bˊ/ˊ，假设等于，为洛B A仑兹型，假设等于2.2，则为高斯型。2、试验内容极管及变容二极管工作电压〔分别为10V和2V，预热10~15mi，使微波源工作稳定。配器、短路活塞及晶体检波器，在示波器上观看到峰形锋利、信噪比好的共振信号，然后，调整永磁铁转轮，使共振信号等间隔，再由频率计测量此时微波频率，用特斯拉计测量磁铁间隙磁感应强度，依据〔7-2-7〕式计算DPPHg。认真调整单螺调配器位置，在示波器上依次观看图7-2-9所示的各种共振信号，并记录单螺调配器的坐标位置〔x,x1 2

,x,x,x3 4

，依据g

2x x5 1计算波导波长 ，并进一步计算样品谐振腔长度、微波在自由空间的波长，以及微波频率g〔波导宽边长度a=2.3。将计算的微波频率与频率计读数进展比较。判定DPPH【数据处理】计算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公认的DPPH的g2.0038g -g -g理g测误差分析：

Er

2.0038-1.9936100％2.00381、使用特斯拉计测量磁铁间隙磁感应强度时，有时视数不稳定，取值有肯定的偏差；2、在调整谐振腔的频率f3、调整魔T臂使负载对称，反射式谐振腔放射谐振现象时的微波信号频率和谐振腔的频率有偏差。计算的微波频率与频率计读数进展比较。图7-2-9 DPPH的吸取与色散信号2、对应各图的坐标位置记录表坐标位置坐标位置x1x2x3x4x5mm16.419.323.931.739.21、).波导波长： 2xx2(39.216.4)45.6mmg 5 12).样品谐振腔长度lpg2

p为腔长方向分布的驻立半波数〕P=5lp

g5

45.6

mm114mm2 2微波在自由空间的波长：c 3108m/s 32mmf 9371106Hz微波频率： 12 12 p2a l122 22345.620

2 32.4mmc

3108m/

925910Hz660 32.4mm000ffEr

10％9371106-925910610％937110误差分析：

612真空镀膜试验试验目的初步了解真空镀膜的原理和操作以及薄膜厚度的测量。试验原理真空镀膜是将固体材料置于真空室内，在真空条件下，将固体材料加热蒸发，空镀膜有两种方法,一是蒸发,一是溅射。本次试验承受蒸发方法。在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其淀积在适当的外表上。真空系统(DM—300镀膜机)蒸发源(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等蒸发源选取原则要足够底。蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。加热器要有足够大的热容量。蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必需很底，不易形成合金。状蒸发源。薄膜厚度分布设蒸发源为点蒸发源，单位时间内通过任何方向一立体角dω的质量为：蒸发物质到达任一方向面积元ds质量为：dst，则比较以上两式可得：ds，φ=θ，则上式为：由：可得在点源的正上方区域(δ=0)时：试验步骤1.绕制钨篮，清洗钨篮和载玻片,铝丝，祛除外表氧化物。2制作基片，.用一窄薄铝片遮盖在载玻片上，以便镀膜完成后在基片上形成台阶。3.将钨篮和钼舟固定在钟罩内的电极上，并放入铝丝。,410-6torr以上,开头蒸发镀膜。镀膜完成后,处理真空机组的后续工作。用称重法测薄膜的厚度。用干预法测薄膜的厚度。本试验重点DM-300镀膜机的真空系统构造及正确操作量好坏的关键。干预显微镜的构造原理及光路调整。本试验难点基片样品的制作，遮盖金属片的边缘肯定要格外光滑整齐，遮盖金属片要紧紧压住基片。蒸发电流和蒸发时间的把握，为避开蒸发材料跌落并去除杂质，开头宜缓确保薄膜的厚度。称重法测薄膜厚度要求基片足够大，膜足够厚，天平读数精度足够高。干预法测薄膜厚度，干预显微镜的构造与实物比照。调整光路找到干预条纹，再调到干预条纹消灭最大弯曲，即可测量。。–化学成分非金属元素(Si,Ge,C,S)晶构造薄膜材料的性质光学性质反射涂层和减反涂层；干预滤色镜；装饰性涂层；光记录介质；光波导。电学性质绝缘薄膜；导电薄膜；半导体器件；压电器件。磁学性质磁记录介质化学性质集中阻挡层；防氧化或防腐涂层；气体或液体传感器。力学性质耐磨及外表防护涂层；硬质涂层；显微机械。“刺眼”、镀防水涂层，使镜不易起雾。铝