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自由基檢測(cè)儀EPR

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

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自由基檢測(cè)儀EPR

EPR專業(yè)知識(shí)

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(guò)探測(cè)含有不成對(duì)電子的原子和分子(即順磁性),提供對(duì)其它不可見(jiàn)現(xiàn)象的洞察。它區(qū)別于其它波譜技術(shù),即只有EPR明確檢測(cè)這些物種,從而消除誤報(bào)。

EPR是一種高度敏感和特別的技術(shù),能夠?qū)Σ牧?、化學(xué)試樣和生物系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)研究。

人們使用EPR波譜從事檢測(cè)、識(shí)別并量化自由基;研究分子的結(jié)構(gòu)、幾何學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性;觀察生物系統(tǒng)中的原位標(biāo)記物種;了解氧化還原過(guò)程、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性等。

EPR可以利用順磁電子檢測(cè)任何物種,包括有機(jī)和無(wú)機(jī)自由基、過(guò)渡金屬配合物、金屬蛋白和雙自由基等。

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



EPR的優(yōu)勢(shì)

EPR波譜可直接測(cè)量與不成對(duì)電子耦合的原子核的數(shù)目和類型,是對(duì)NMR的一個(gè)補(bǔ)充,它能為所有分析實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)*的能力:

靈敏度:比NMR靈敏度高1000倍

特異性:只檢測(cè)包含不成對(duì)電子的分子區(qū)域

快速的時(shí)間分辨率:監(jiān)測(cè)壽命甚短的物種

無(wú)損檢測(cè):留下完整的試樣可供進(jìn)一步分析之用

定量分析


關(guān)于EPR

EPR波譜類似于NMR波譜,具有中心差分。EPR通過(guò)探測(cè)不成對(duì)電子的磁性質(zhì)來(lái)生成檢測(cè)結(jié)果,而不是像NMR那樣是探測(cè)原子核。(參見(jiàn)NMR 101。)


作為運(yùn)動(dòng)中的帶電粒子,每一個(gè)電子都有磁矩。放置在磁場(chǎng)中時(shí),試樣中的不成對(duì)電子依據(jù)磁場(chǎng)校準(zhǔn)其磁矩。將試樣暴露于一定頻率的微波照射下時(shí),外部磁場(chǎng)已受線性掃描。磁場(chǎng)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(chǎng)而改變。


特定順磁性物種會(huì)吸收特征共振頻率的能量,這些頻率隨磁場(chǎng)強(qiáng)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(shì),所以大多數(shù)EPR實(shí)驗(yàn)在測(cè)量與磁場(chǎng)強(qiáng)度呈函數(shù)關(guān)系的能量吸收時(shí),會(huì)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(xì)節(jié)。


試樣的導(dǎo)入

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


數(shù)據(jù)的采集

諧振腔是一種物理結(jié)構(gòu),它在微波的波長(zhǎng)上產(chǎn)生共振(儲(chǔ)存并集中微波能量),就像風(fēng)琴管與聲波共振一樣。在適當(dāng)?shù)奈⒉l率和磁場(chǎng)的作用下,試樣吸收微波時(shí),微波從腔體反射回來(lái),我們的EPR信號(hào)就會(huì)被檢測(cè)到。

數(shù)據(jù)的解讀

與許多波譜技術(shù)不同,微波吸收表現(xiàn)為一階導(dǎo)數(shù)波譜。這是因?yàn)?/span>EPR使用場(chǎng)調(diào)制和鎖定檢測(cè)技術(shù),以獲取檢測(cè)靈敏度并提供優(yōu)異的信號(hào)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(huì)顯示出一個(gè)單一的零交叉點(diǎn),就像上面的理想化例子一樣。事實(shí)上,多重電磁影響可以產(chǎn)生各種可能的能量狀態(tài),對(duì)應(yīng)EPR波譜上的相應(yīng)譜線。其模式揭示出目前物種的詳細(xì)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(dòng)量之間的相互作用。電子與磁核的相互作用,被稱為超精細(xì)相互作用,可提供有價(jià)值的分子類型和結(jié)構(gòu)信息。


EPR的應(yīng)用

EPR對(duì)順磁物種的*檢測(cè)結(jié)果使其在各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)的研究、開(kāi)發(fā)和質(zhì)量控制方面都價(jià)值。例如:

生物學(xué)和醫(yī)學(xué)

研究金屬蛋白的代謝功能

監(jiān)測(cè)活性氧(自由基)的形成和反應(yīng)性

利用自旋標(biāo)記研究膜蛋白和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)相互作用的動(dòng)力學(xué)特性

材料與物理科學(xué)

查明金屬氧化物中的晶體缺陷

開(kāi)發(fā)并測(cè)試半導(dǎo)體

化工和石化工業(yè)

研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、催化和光化學(xué)等。

對(duì)原油中含瀝青質(zhì)的自由基進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

食品與飲料質(zhì)量

追蹤產(chǎn)品質(zhì)保期

評(píng)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(dá)光電科學(xué)技術(shù)有限公司 黃麗娟








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