現代電子順磁共振波譜學及其應用 [Advanced Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and Its Applications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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盧景霧 編

圖書標籤:

• EPR
• ESR
• 電子順磁共振
• 波譜學
• 物理化學
• 材料科學
• 化學物理
• 自鏇化學
• 自由基
• 過渡金屬

齣版社： 北京大學醫學齣版社

ISBN：9787565903137

版次：1

商品編碼：10948188

包裝：平裝

外文名稱：Advanced Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and Its Applications

開本：16開

齣版時間：2012-02-01

用紙：膠版紙

頁數：4

內容簡介

《現代電子順磁共振波譜學及其應用》分上、下兩篇共十七章和四個附錄。上篇是理論和技術篇，內容主要包括電子順磁共振（EPR）的基本原理、EPR的實驗方法以及現代的、各種各樣的EPR新技術和新方法，如脈衝電-核雙共振、錶麵自由基-EPR、自鏇標記-EPR、瞬態-EPR、自鏇捕捉-EPR、在體（活體） EPR和脈衝-EPR等。在深入淺齣地闡明理論概念的基礎上講述瞭EPR波譜的解析方法，結閤在化學、生物化學、分子生物學等方麵的應用課題，介紹瞭從中獲得相關專業信息的方法。下篇是應用篇，進一步通過實例介紹瞭電子順磁共振波譜學在自由基生物學、醫藥學、環境科學和工、農業生産等方麵的應用，不僅證實瞭EPR技術在多種學科中應用的可能性，而且瞭解到電子順磁共振和其他學科之間“連接”的途徑。為瞭方便閱讀，在附錄中列齣瞭符號縮寫、公式轉換和磁性核的波譜參數。《現代電子順磁共振波譜學及其應用》可以作為電子順磁共振波譜學領域的科學研究人員、工程技術人員、應用研究人員、高校的教育工作者和其他對該技術有興趣者重要的參考書籍，也可以成為高等院校多個專業大學生、研究生的輔助教材。

目錄

上篇 理論及技術篇
1 電子順磁共振的基本原理
1.1 電子的自鏇和磁矩
1.2 磁偶極子在磁場中的能量
1.3 角動量的量子化
1.4 磁矩和角動量之間的關係
1.5 共振條件
1.6 自鏇—品格弛豫
1.7 綫寬和綫形
參考文獻
2 電子順磁共振信號的超精細分裂
2.1 核的磁性
2.2 自鏇哈密頓H
2.3 超精細耦閤相互作用的來源
2.4 各嚮同性超精細相互作用
2.4.1 具有一個未成對電子S=1／2和一個I=1／2的核體係的能級分裂
2.4.2 具有一個未成對電子S=1／2和一個I=1的核體係的能級分裂
2.5 超精細耦閤的類型
2.5.1 α-型超精細耦閤
2.5.2 β-型超精細耦閤
參考文獻
3 電子順磁共振的實驗裝置
3.1 EPR波譜儀的基本組成
3.1.1 設計依據和發展概況
3.1.2 微波係統
3.1.3 微波諧振腔
3.1.4 高頻小調場和相敏檢波器
3.1.5 磁場係統
3.1.6 計算機係統
3.1.7 高頻小調場式EPR波譜儀
3.2 EPR波譜儀的主要指標
3.2.1 靈敏度
3.2.2 分辨率
3.2.3 穩定性
3.2.4 多功能性
3.3 主要附件
3.3.1 變溫裝置
3.3.2 雙共振
3.3.3 多種諧振腔
3.3.4 高斯計
3.3.5 場／頻鎖定器
3.3.6 轉角器
3.3.7 停止-流動裝置和電解池
3.3.8 光照裝置
3.4 EPR波譜儀的最新發展
3.4.1 脈衝EPR技術
3.4.2 多頻共振
3.4.3 二維、三維及多維EPR波譜技術
3.4.4 強大的計算機軟、硬件功能
參考文獻
4 電子順磁共振波譜儀的操作
4.1 操作理論
4.1.1 微波功率的選擇
4.1.2 調製幅度和調製頻率及相位選擇
4.1.3 中心磁場H場掃描寬度△H和場掃描速率△H／t
4.1.4 增益G以及濾波器時間常數T的選擇
4.1.5 閤理選擇測量參數的考慮
4.2 操作方法
4.2.1 待測樣品的準備
4.2.2 EPR波譜儀的常規操作
4.3 特殊操作
4.3.1 高分辨波譜的檢測
4.3.2 變溫測量
4.3.3 自鏇標記樣品的測量
4.3.4 短壽命自由基的測量
4.3.5 含水樣品的檢測
4.3.6 ENDOR測量
4.4 安全和維護
……
下篇 應用篇
附錄1 縮略語列錶
附錄2 符號說明列錶
附錄3 基本常數和常用轉換關係的說明
附錄4 常見磁性核的自然豐度、核自鏇和超精細耦閤常數列錶
後記

前言/序言

穿越物質的深層脈動：一場關於電子自鏇的探索之旅 電子順磁共振（EPR），又稱電子自鏇共振（ESR），是一門強大而精密的波譜學技術，它如同一個無形的探針，能夠深入物質的微觀世界，揭示電子的運動、成鍵狀態以及周圍微環境的微妙變化。本書《現代電子順磁共振波譜學及其應用》並非簡單地羅列實驗方法或理論公式，而是旨在引領讀者踏上一場引人入勝的探索之旅，領略EPR在理解和改造物質世界中扮演的關鍵角色。 EPR：解鎖電子自鏇的密碼 要理解EPR，我們首先需要認識電子的奇妙屬性——自鏇。電子不僅是構成原子和分子的基本粒子，它還擁有一個內稟的角動量，即自鏇角動量。這種自鏇賦予瞭電子一個微小的磁矩，使其行為如同一個微小的磁鐵。在沒有外加磁場的情況下，這些微小的電子磁鐵指嚮是隨機的。然而，當我們施加一個外部磁場時，電子自鏇會呈現齣兩種不同的能量狀態，一種與外加磁場方嚮平行，能量較低；另一種則與外加磁場方嚮反平行，能量較高。這兩種能量狀態的能量差，直接與外加磁場的強度成正比。 EPR的核心在於利用電磁波與這種在外加磁場中具有能量差的電子自鏇發生共振。當我們將特定頻率（通常在微波波段）的電磁波照射到樣品時，如果電磁波的能量恰好等於兩種電子自鏇狀態之間的能量差，就會發生吸收，從而引起共振。通過測量吸收信號隨外加磁場變化的情況，我們就能獲得EPR譜。這個譜圖，就像是物質中未成對電子的“指紋”，蘊含著豐富的信息。 EPR譜的奧秘：從g因子到超精細結構 EPR譜並非一成不變，它的形狀、位置和強度都傳遞著獨一無二的信息。其中，g因子是EPR譜中的關鍵參數。它描述瞭電子自鏇磁矩與角動量之比，並且會受到電子所處化學環境的顯著影響。不同的化學鍵、不同的配位原子、不同的分子構象，都會導緻g因子的微小變化。通過精確測量g因子，我們可以判斷未成對電子的存在形式，例如自由基、過渡金屬離子或缺陷中心。 除瞭g因子，超精細結構（Hyperfine Structure, HFS）則是EPR譜中另一項至關重要的信息來源。當未成對電子的磁矩與周圍原子核的磁矩相互作用時，就會導緻EPR信號發生分裂，形成一係列精細的譜綫。這些核磁矩來自於具有核自鏇的原子核，例如¹H、¹³C、¹⁴N、¹⁷O等。超精細分裂的模式和強度，直接反映瞭未成對電子與核之間的耦閤強度，從而可以揭示齣未成對電子在分子中的空間分布、鍵閤性質以及鄰近的原子核信息。例如，一個自由基與周圍的氫原子存在超精細耦閤，就會在EPR譜中觀察到明顯的譜綫分裂，通過分析分裂的裂距和強度，我們可以推斷齣自由基的結構和化學性質。 EPR技術的演進：從經典到現代 EPR技術並非一成不變，它隨著科學技術的發展而不斷演進。早期的EPR技術主要依賴於連續波（Continuous Wave, CW-EPR）模式，這種模式簡單易懂，但分辨率和靈敏度有限。隨著電子學和計算機技術的發展，脈衝EPR（Pulsed EPR）技術應運而生，並在近幾十年裏取得瞭突破性的進展。 脈衝EPR技術通過發射一係列短脈衝的微波，然後檢測樣品在脈衝後的響應信號，從而能夠獲取EPR譜的相乾信息。與CW-EPR相比，脈衝EPR具有更高的靈敏度和分辨率，能夠探測到更短壽命的物種，並且可以精確測量電子自鏇的弛豫時間（T₁和T₂），這是CW-EPR難以實現的。例如，二維EPR技術可以通過測量兩個不同頻率的脈衝信號與樣品之間的關聯，來解析復雜的超精細耦閤網絡，從而精確地確定未成對電子的配位環境和空間距離。EPR成像則能夠將EPR信號與空間位置關聯起來，實現對樣品內部微觀結構的二維甚至三維成像，這在生物醫學領域具有巨大的應用潛力。 EPR的廣闊應用領域：無所不在的探索 EPR技術以其獨特的洞察力，在眾多學科領域展現齣強大的生命力，成為解決科學難題、推動技術創新的重要工具。 化學領域： EPR是研究自由基、順磁性金屬配閤物、氧化還原反應機理以及催化過程的強大工具。通過EPR，科學傢們可以實時監測反應中間體的産生和轉化，揭示復雜的反應路徑，從而指導新型催化劑的設計和閤成。例如，在有機閤成中，自由基反應是許多重要轉化的關鍵步驟，EPR可以幫助我們理解自由基的生成、傳播和終止過程，為優化反應條件提供依據。 生物學和生物化學領域： EPR在生命科學中的應用尤為廣泛。它被用於研究生物大分子（如蛋白質、核酸）的結構和功能，特彆是涉及金屬離子中心或具有順磁性的輔基的蛋白質。通過在特定氨基酸殘基上引入順磁性探針（spin labeling），EPR可以探測蛋白質的構象變化、動力學過程以及與小分子配體的相互作用，從而揭示蛋白質摺疊、酶催化、信號轉導等生命過程的微觀機製。例如，研究膜蛋白的結構和動態，或者探測DNA損傷的位點，EPR都發揮著不可替代的作用。 材料科學領域： EPR在半導體材料、磁性材料、超導體以及復閤材料的研究中也扮演著重要角色。它可以用來錶徵材料中的缺陷、摻雜物、自由基缺陷以及電子傳輸過程。例如，在半導體材料中，EPR可以識彆和定量分析缺陷態，這對於理解和優化器件性能至關重要。在磁性材料中，EPR可以提供關於磁疇結構、磁性離子相互作用以及磁弛豫機製的信息。 醫學和藥物研發： EPR技術在疾病診斷和藥物研發方麵也展現齣巨大的潛力。例如，利用EPR探測生物組織中的活性氧物種（ROS）和活性氮物種（RNS），可以幫助理解氧化應激在多種疾病（如癌癥、心血管疾病、神經退行性疾病）中的作用，並為開發抗氧化治療策略提供綫索。此外，EPR也被用於研究藥物在體內的代謝過程以及藥物與靶點的相互作用。 環境科學： EPR可以用於監測環境汙染物，例如研究大氣中自由基的形成和轉化，或者檢測土壤和水中存在的自由基汙染物。 《現代電子順磁共振波譜學及其應用》：一次深入的係統性梳理 本書《現代電子順磁共振波譜學及其應用》不僅僅是對EPR技術原理的介紹，更是一次係統性的梳理，旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解框架。它將從EPR的基本原理齣發，循序漸進地介紹各種EPR譜學技術的細節，包括： EPR實驗儀器的構成與工作原理： 詳細闡述微波腔、磁體、探測器等關鍵部件的功能，以及樣品製備和測量流程。 EPR譜的基本解析： 深入剖析g因子、超精細分裂、譜綫形狀等參數的意義，以及如何從譜圖中提取有用的信息。 現代EPR技術的發展： 詳細介紹脈衝EPR、二維EPR、EPR成像等先進技術，並闡述其在解決復雜科學問題中的優勢。 EPR在各領域的具體應用案例： 精選具有代錶性的前沿研究課題，通過生動的案例展示EPR如何在化學、生物、材料、醫學等領域發揮關鍵作用。 EPR數據處理與模擬： 介紹常用的EPR數據分析軟件和模擬方法，幫助讀者掌握從實驗數據到科學結論的轉化過程。 本書的目標是讓讀者不僅能夠理解EPR是什麼，更能掌握如何利用EPR來解決實際問題。它適閤從事相關研究的研究生、科研人員，以及對EPR技術感興趣的本科生和業餘愛好者。通過閱讀本書，讀者將能夠： 建立紮實的EPR理論基礎： 深刻理解電子自鏇的物理本質以及EPR譜的産生機製。 掌握EPR實驗的操作與數據分析： 具備獨立設計和執行EPR實驗的能力，並能準確解析EPR譜。 領略EPR在科學研究中的前沿應用： 瞭解EPR如何推動著化學、生物、材料等領域的創新發展。 激發對EPR技術進一步探索的興趣： 為未來在EPR領域的深入研究打下堅實的基礎。 《現代電子順磁共振波譜學及其應用》是一次通往微觀物質世界的深度旅行。在這場旅程中，我們將一同揭示隱藏在電子自鏇中的秘密，感受物質世界的無限魅力，並為未來的科學發現與技術進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我一直對EPR在環境科學和食品安全領域的研究很感興趣，但這本書目前的章節給我一種“掛一漏萬”的感覺。我原本希望能找到關於如何利用EPR技術來檢測和錶徵環境汙染物（如農藥殘留、多環芳烴）的自由基中間體，以及如何評估這些汙染物對生態係統的潛在危害。我也期望能夠瞭解EPR在食品輻照檢測、氧化指示劑研究以及天然抗氧化劑活性評估方麵的具體應用案例。例如，如何通過EPR來區分輻照過的食品和未輻照過的食品，或者如何利用EPR來監測食品中的氧化過程，從而評估食品的儲存穩定性和質量。書中對這些方麵的提及似乎較為零散，未能形成一個係統性的介紹，我希望能夠看到更多具體的實驗設計、譜圖分析和結論解釋，來幫助我更好地理解EPR在這些重要領域的實際價值。

評分☆☆☆☆☆

我帶著學習EPR在量子計算和量子信息領域的應用目的來閱讀這本書，但實際內容讓我有些睏惑。我原本希望能深入瞭解EPR如何被用於製備、控製和讀齣量子比特，以及如何利用EPR來研究固態量子體係中的相乾性退相乾機製。我還期待能夠看到一些關於利用EPR實現量子態製備和操作的具體實驗方案，以及如何通過EPR測量來驗證量子算法的執行過程。對於像氮-空位（NV）色心這樣的熱門體係，我希望這本書能提供更詳盡的EPR研究方法，包括如何通過EPR譜來錶徵NV色心的量子態、自鏇動力學以及與環境的相互作用。遺憾的是，目前我所閱讀的部分，這些內容似乎並未得到充分的展開，或者說，錶達方式對我而言不夠直觀，沒有直接點明EPR在這些前沿領域的具體作用和潛力，這讓我有些失望。

評分☆☆☆☆☆

我主要關注EPR在聚閤物材料錶徵方麵的應用，這本書的某些章節讓我覺得內容不夠聚焦。我希望能找到關於如何利用EPR來研究聚閤物自由基的形成、傳播和終止過程的詳細介紹，例如如何通過EPR譜的變化來確定自由基的種類、濃度以及其在聚閤物鏈上的位置。我還期待能夠看到關於EPR在聚閤物交聯、老化和降解等過程中所扮演角色的深入分析，包括如何通過EPR技術來監測這些過程的進展和影響因素。此外，對於功能性聚閤物，比如導電聚閤物或光敏聚閤物，我希望能瞭解EPR如何被用來研究其電子結構、電荷傳輸特性以及光誘導的自由基變化。這本書的某些部分似乎將EPR與更廣泛的材料科學概念結閤，但對於我這樣專注於EPR本身在聚閤物領域的具體應用細節的讀者來說，顯得不夠深入和有針對性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排和內容組織給我留下瞭一些疑問。我嘗試尋找關於EPR技術在研究自由基動力學方麵的具體方法論，比如如何通過EPR參數的變化來推斷反應速率、中間産物結構以及反應機理。我也期望能看到一些關於EPR在錶徵金屬配閤物結構和電子態方麵的深入討論，例如如何利用EPR譜來確定金屬離子的氧化態、配位數以及其周圍配體的電子性質。此外，對於研究氧化還原過程，EPR作為一種直接檢測自由基物種的工具，我希望能看到一些關於如何在不同體係（如電池材料、催化劑）中運用EPR來追蹤和理解氧化還原反應的詳細案例。這本書中對這些內容的覆蓋程度，目前看來似乎還有些不足，或者說，我未能準確地找到我所需要的那些具體應用細節。這本書的頁數不少，我希望能更有效地利用這些篇幅，找到真正能指導我研究實踐的內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書我翻瞭幾頁，但說實話，裏麵的內容和我期望的有點齣入。我本以為會看到一些關於EPR基礎理論的深入探討，比如自鏇哈密頓量、塞曼效應、超精細耦閤的詳細推導和在不同自鏇係統中的應用。我還期待能夠找到一些經典的EPR實驗案例分析，能夠幫助我理解理論如何映射到實際的譜圖解讀，並且能瞭解到不同類型EPR譜儀的工作原理和性能指標。另外，我希望能看到一些關於數據處理和譜圖模擬的軟件介紹和使用技巧，這對於初學者來說會非常有幫助。不過，我看到的內容似乎更多地聚焦於某些特定的應用領域，比如生物醫學或者材料科學，雖然這些也很重要，但如果能有一個更全麵的理論基礎鋪墊，我覺得對讀者來說會更加友好。也許是我還沒翻到最核心的部分，我還需要再花些時間仔細研究一下。書的裝幀和紙張質量倒是挺不錯的，印刷也很清晰，這讓我對它的內容更加期待，希望後續能有所驚喜。

評分☆☆☆☆☆

3.2.4 多功能性

評分☆☆☆☆☆

3.3.6 轉角器

評分☆☆☆☆☆

4.3.6 ENDOR測量

評分☆☆☆☆☆

4.3.4 短壽命自由基的測量

評分☆☆☆☆☆

3.3 主要附件

評分☆☆☆☆☆

參考文獻

評分☆☆☆☆☆

3.1.6 計算機係統

評分☆☆☆☆☆

3.3.1 變溫裝置

評分☆☆☆☆☆

印刷沒問題，就是紙張有一點黑，第一次遇到這中情況！