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| 編輯推薦： |
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电子磁共振EMR的建立是基于物理学和电子学的发展成果；然而，八成以上的使用者却是非物理专业出身的，对于深入学习掌握EMR的基本原理有一定的难度。欲出高水平的应用成果，就必须打好基础，苦练基本功，但迄今为止国内尚无一本适合研究生包括高年级本科生的EMR基本原理的教科书。本书是作者在浙大积累了近20年教这门课的讲稿基础上，整理编辑而成的。随着科技的发展许多研究型的高等院校都将要开这门课，市场需求将与日俱增。
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| 內容簡介： |
本书全面讲解电子磁共振（EMR）的基本原理，包括理论基础、g张量理论、各向同（异）性的超精细结构、精细结构、弛豫与线型线宽、定量测定、顺磁性气体和无机自由基、过渡族元素离子及其配合物等10章。附录中包括EMR的延伸和拓展介绍，以及必要的数学和物理基础知识。
本书可帮助相关领域从业者具备扎实可靠的解谱能力，也可用作相关专业研究生教材。
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| 目錄：
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目录
第1章 绪论 1
1.1 电子磁共振的由来 1
1.2 实验装置 3
1.3 研究对象 9
1.4 展望未来 10
参考文献 11
第2章理论基础 13
2.1电子磁共振的唯像描述 13
2.2角动量和磁矩 14
2.3磁场的单位 21
2.4外磁场与磁矩的相互作用 22
2.5在外磁场中磁矩与电磁辐射场的相互作用 24
2.6核磁矩与电子磁矩在外磁场中的相互作用 26
习题 27
参考文献 27
深入的参考读物 27
第3章g张量理论 29
3.1Land因子 29
3.2g张量的矩阵表象 31
3.3无规取向体系中的g张量 38
习题 42
参考文献 42
深入的参考读物 43
第4章各向同性的超精细结构 44
4.1超精细互作用的理论探讨 44
4.2各向同性超精细互作用的能量算符 45
4.3波谱的各向同性超精细结构 50
4.4有机-自由基波谱的超精细结构 62
4.5共轭体系波谱产生超精细分裂的机理 74
4.6其他（非质子）核的超精细分裂 82
习题 85
参考文献 86
深入的参考读物 87
第5章各向异性的超精细结构 88
5.1各向异性的超精细互作用 89
5.2各向异性超精细互作用的矩阵解析 90
5.3实例演示 95
5.4各向异性的超精细耦合张量与自由基的结构 101
5.5g张量和A张量组合的各向异性性 109
5.6无规取向体系中A张量的各向异性性 109
习题 111
参考文献 111
深入的参考读物 112
第6章精细结构 113
6.1零场分裂 114
6.2两个电子互作用的自旋Hamiltonian 115
6.3三重态分子S?=?1体系 126
6.4无规取向的三重态体系 133
6.5双基 136
习题 139
参考文献 139
深入的参考读物 140
第7章弛豫与线型线宽 141
7.1自旋弛豫的模型 141
7.2线型、线宽和谱线强度 150
7.3线型的动态效应 155
7.4饱和-转移的波谱 173
7.5波谱信号振幅随时间的变化 174
习题 175
参考文献 176
深入的参考读物 178
第8章定量测定 179
8.1影响波谱定量测定的主要因素 180
8.2标准样品的选择与制备 190
8.3关键性参数及其对EMR信号强度的影响 193
8.4定量测定可能达到的准确度 194
习题 195
参考文献 195
第9章顺磁性气体和无机自由基 198
9.1顺磁性气体的波谱 198
9.2为研究顺磁性气体波谱的技术拓展 210
9.3无机自由基 211
9.4固体中的点缺陷 214
9.5导体和半导体的波谱 217
9.6从EMR数据中估计结构的方法 219
习题 220
参考文献 220
深入的参考读物 223
第10章过渡族元素离子及其配合物 224
10.1过渡族元素离子的电子基态 224
10.2轨道简并度在配位场中的解除 226
10.3配位场的电势 230
10.4在配位场中过渡金属离子的能级分裂 231
10.5旋-轨耦合与自旋Hamiltonian 238
10.6具有轨道非简并的基态离子 241
10.7具有轨道简并的基态离子 254
10.8稀土离子的波谱 263
10.9过渡金属配合物的波谱 266
习题 266
参考文献 267
深入的参考读物 270
实验 271
附录1 EMR的延伸和拓展 287
附录2 数学准备 338
附录3 量子力学中的角动量理论与定态微扰理论 353
附录4 常用的物理学基本常数与换算因子 369
附录5 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 372
CONTENTS
CHAPTER1INTRODUCTION 1
1.1 OriginofEMR 1
1.2 ExperimentalApparatus 3
1.3 TargetofResearch 9
1.4 ProspectsforFuture 10
References 11
CHAPTER2TheoreticalBasics 13
2.1PhenomenalDescriptionofEMR 13
2.2AngularMomentum&MagneticMoment 14
2.3UnitofMagneticField 21
2.4InteractionbetweenOuterMagneticFieldwithMoment 22
2.5InteractionbetweenMomentwithElectromagneticFieldunderOuter
MagneticField 24
2.6InteractionbetweenNuclearMagneticMomentwithElectronMagnetic
MomentunderOuterMagneticField 26
Exercises 27
References 27
FurtherReadings 27
CHAPTER3g-TensorTheory 29
3.1LandFactor 29
3.2MatrixPresentationofg-Tensor 31
3.3g-TensorofIrregularOrientationSystem 38
Exercises 42
References 42
FurtherReadings 43
CHAPTER4IsotropicHyperfineStructure 44
4.1TheoreticalDiscussionofHyperfineInteraction 44
4.2EnergyOperatorofIsotropicHyperfineInteraction 45
4.3SpectralIsotropicHyperfineStructure 50
4.4HyperfineStructureofOrganic-FreeRadicalSpectrum 62
4.5MechanismofHyperfineSplittingofConjugateSystemSpectrum 74
4.6HyperfineSplittingofOthersnon-proton 82
Exercises 85
References 86
FurtherReadings 87
CHAPTER5AnisotropicHyperfineStructure 88
5.1AnisotropicHyperfineInteraction 89
5.2MatrixInterpretationofAnisotropicHyperfineInteraction 90
5.3LivingExampleDemonstration 95
5.4AnisotropicHyperfineCouplingTensorwithFreeRadicalStructure 101
5.5Anisotropyofg-&A-TensorCombinations 109
5.6AnisotropyofA-TensorforIrregularOrientationSystem 109
Exercises 111
References 111
FurtherReadings 112
CHAPTER6FineStructure 113
6.1ZeroFieldSplitting 114
6.2SpinHamiltonianofTwoElectronInteraction 115
6.3SpectraofTripletS?=?1StateMolecularSystem 126
6.4SpectraofTripletStateinIrregularOrientationSystem 133
6.5Biradicals 136
Exercises 139
References 139
FurtherReadings 140
CHAPTER7RelaxationandLineShape&LineWidth 141
7.1ModelofSpinRelaxation 141
7.2Shape,WidthandIntensityofSpectralLine 150
7.3DynamicEffectsofLineshape 155
7.4Saturation-TransferofSpectra 173
7.5IntensityofSignalDependentonTime 174
Exercises 175
References 176
FurtherReadings 178
CHAPTER8QuantitativeDetermination 179
8.1MainFactorsofInfluenceforQuantitativeDetermination 180
8.2Selection&PreparationofStandardSamples 190
8.3CrucialParametersandItsEffectontheIntensityofEMRSignal 193
8.4AchievableAccuracyofQuantitativeDetermination 194
Exercises 195
References 195
CHAPTER9ParamagneticGases&InorganicRadicals 198
9.1SpectraofParamagneticGases 198
9.2ExpendofResearchforEMRofParamagneticGases 210
9.3InorganicRadicals 211
9.4PointDefectsinSolidStates 214
9.5SpectraofConductor&Semiconductor 217
9.6MethodoftheStructureEstimatedbytheDataofEMR 219
Exercises 220
References 220
FurtherReadings 223
CHAPTER10TransitionMetalIon&ItsComplexes 224
10.1ElectronGroundStateofTransitionMetalIon 224
10.2OrbitalDegeneracyRescindedbyLigandField 226
10.3ElectricPotentialofLigandField 230
10.4EnergyLevelSplittingofTransitionMetalIoninLigandField 231
10.5Spin-OrbitalCoupling&SpinHamiltonian 238
10.6GroundStateIonwithOrbitalNon-degeneracy 241
10.7GroundStateIonwithOrbitalDegeneracy 254
10.8EMRSpectraofRareEarthIons 263
10.9EMRSpectraofTransitionMetalComplexes 266
Exercises 266
References 267
FurtherReadings 270
Experiments 271
Appendix1Stretch&ExpendofEMR 287
Appendix2MathematicalPreparations 338
Appendix3AngularMomentum&StableStatePerturbationTheoryin
QuantumMechanics 353
Appendix4BasicConstants&ConversionFactorsinCommonUse 369
Appendix5TheNaturalAbundance,NuclearSpin,NuclearMagnetiogyricRatio
ofCommonMagneticNucleiandTheirHyperfineCoupling
Parameters 372
VIII
电子磁共振波谱学
IX
目录
XII
电子磁共振波谱学
XIII
CONTENTS
|
| 內容試閱：
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PREFACE
ThisbookismorestressanaspectoffoundationalprincipalofEMR.Thecontentinclude：Introduction,theoreticalbasics,g-tensortheory,isotropicalhyperfinestructureofspectrum,anisotropichyperfinestructureofspectrum,finestructureofspectrum,relaxationtheory&linesharpe,linewidths,spectraoftransitionmetalions&theircomplexesetc.10chapters.
TheChapter8,Quantitativedeterminationofspectrum,isoneofthemostdifficultproblemsinEMR.Usually,thesamplesofEMRareliquidorsolidstate,Chapter9ofthisbookdiscussesparamagneticspeciesingasphase&inorganicradicalspecially.Thereare57transitionmetalsincludingrareearthgroupelementsinthewhole107elementsinperiodtable,andtheirEMRspectrahavesomespecialcharacteristics.Itwouldbediscussedinthechapter10ofthisbook.
ENDOR,ELDOR,Pulse-EMR&EMRIasextendingsofEMRareputintoAppendix1forreaderstoreference.Appendix2MathematicPreparationandappendix3AngularMomentumTheory&StablePerturbationTheoryinQuantumMechanicsarehelpreaderstoreplenishthebasicsofmathematicsandphysics.
ImportantaspectsofmodernEMRmethodsareconsideredinAppendix1.Thesearepulsetechniques.InEMR,thesemethodshavebeendevelopedinthelastdecade.Itcanbeexpectedthatthesemethodswillbedescribedindetailinthemainpartofthebookinfuture,whenthetheoryandpracticeofpulsedEMRwillreceivetheircompleteddevelopment.
SpecialemphasisfoundationalprincipalofEMRisdistinguishingfeatureofthisbook.Itisanadvancedspecializedbookofscienceandtechnology.IteithercouldbematerialoffurthermorestudybasictheoryofEMRforresearchersandtechnicians,whoworkedinthefieldofEMR,orcouldbeeducationalmaterialsofadvancedstudiesforgraduatestudentsandyoungteachersofrelationspecialfields.InallaspectsIrecommendthisbookforstudyanduse.
Prof.Yu.D.Tsvetkov?
补序
我国自从20世纪50年代末开始电子磁共振研究以来，出版了为数不多的几本相关专著。然而，还没有一本电子磁共振波谱学教科书。
尽管比核磁共振诞生还早一年，电子磁共振应用的广度与深度以及发展速度都远不及核磁共振。原因是多方面的，其主要原因之一就是电子磁共振谱仪的指纹性差，解谱难度大，要求数理的基础比较扎实；而使用者往往多半是非物理专业出身，数理基础一般都不够强，通常也不太知道如何才能更快、更熟练地使用电子磁共振谱仪为自己所从事的专业服务。
过去半个多世纪以来，电子磁共振波谱学多半是以讲习班的形式科普速成，只有极少数高校和研究所给研究生开课或开讲座。授课没有相关教材，多半是老师自己临时准备讲稿。
几十年过去了，回过头来看的确需要将它纳入正规课堂教学，并且还需要一本合适的教材。
本书的编写基础是1983年在清华大学举办的讲习班上的讲稿，以及1985、1986年在浙江大学给研究生和青年教师举办的两期讲习班所使用的讲义，并在随后每年给研究生开课的讲义基础上，陆陆续续补充修改而成。
浙江大学化学系拟于2016年秋重开电子磁共振波谱学课，并以本书为教材。为了配合课程重开，书中新增加了习题和实验。
姚加参加本书的共同编著。由博士研究生王欣雨、杜仁峰参与编写本书的实验部分；习题部分由研究生王永涛、陈恺、魏慧丹共同参与编写，基本上是参考、借用裘祖文编著的《电子自旋共振波谱》（科学出版社1980）及WeilJ.A.和BoltronJ.R.编写的《ElectronParamagneticResonance》AJohnWiley&Sons,2007两本书中的习题。
本书初次作为教材面世，限于编著者的水平，难免存在舛误、失当之处，恳请专家、读者不吝赐教指正。
徐元植???
2016于浙江大学求是村
自序
新世纪以来，国内出了一些电子磁共振方面的专著，比较有代表性的是两本：一本是《实用电子磁共振波谱学》（2008?年科学出版社出版），另一本是《现代电子顺磁共振波谱学及其应用》（2012年北京大学医学出版社出版）。这两本书都是偏重于实际应用的。
对于刚刚开始涉足该领域者，关心的是电子磁共振有什么用；一旦成为该领域的从业者，则需要有扎实可靠的解谱能力，关心的是基本原理。
电子磁共振EMR是在物理学和电子学的基础上建立起来的，而使用者多半却是非物理专业出身，学习掌握EMR的基本原理有一定的难度。在困难面前有两种选择：一是回避困难绕道走，或囫囵吞枣不加消化、不求甚解、害己害人；二是坚持克服困难、缺什么补什么，尤其是数学和物理的基础。后者才是正确的选择。因为在学习的道路上是无捷径可走的。
本书是在前书（2008年科学出版社出版的《实用电子磁共振波谱学》）的基础上，去掉有关应用的各章，保留并改写有关基本原理的各章而形成的：定量是EMR最难解决的难题之一，本书增加了定量测定一章（第?8?章）；由于在定量测定中涉及谱仪的操作技术问题，拆掉原书中的第11章谱仪的基本原理与操作技术，把谱仪改写为实验装置作为本书第1章绪论中的一节，而把操作技术改写并融入第8章中；本书保留了原书的第9章顺磁性气体和无机自由基；在目前已经确定的107个元素中，过渡族（包括稀土）元素占57个，且它们的波谱有其特殊性，本书的第10章是专门介绍过渡族（含稀土）离子及其配合物的波谱。这样就由原来的18章五百多页，改写成10章三百多页。
另外，把双共振（ENDOR和ELDOR）、脉冲激发的电子磁共振（Pulse-EMR）和电子磁共振成像（EMRI）等作为EMR的延伸和拓展放入附录1，供有兴趣的读者参考；附录2（数学准备）和附录3（量子力学中的角动量理论与定态微扰理论）是帮助数学和物理基础不够的读者补充点基础。
诚然，近十几年来迅猛发展起来的脉冲EMR技术是该领域的前沿，代表着今后的发展方向。如果作为一章来叙述，不可能表达深透，不如暂且放在附录中，相信在不久的将来必定会有脉冲电子磁共振的专著问世。
感谢俄罗斯科学院院士、新西伯利亚分院前院长茨维特可夫（Ю.Д.Цветков）教授为本书写的序。笔者还要特别感谢清华大学出版社为本书出版所作的努力。
限于笔者的水平，书中难免仍有疏漏舛误之处，恳请同行专家及读者不吝赐教。
徐元植?
于浙江大学求是村
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