[공학]전자 상자성 공명의 이론과 실험[ESR실험자료]

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Electron Spin Resonance
전자 상자성 공명의 이론과 실험
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ESR이란
일정한 자기장 내에 놓여진 물질의 원자구조 내에 있는 짝을 이루지 못한 전자에 의해서 특정주파수의 전자기복사가 선택적 흡수되는 현상.
상자성 물질을 확인하거나 짝을 이루지 않는 전자를 알아낼 뿐 아니라 이들과 인접한 물질과의 상호작용을 확인하여 화학 결합의 특성을 조사하는 데 유용하게 이용된다.
주로 전자의 스핀정렬에 의한 상자성 효과를 이용하므로 달리 전자 상자성 공명(EPR : Electron Paramagnetic Resonance)이라고도 불린다.
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ESR의 특징
대상이 될 수 있는 물질이 제한적
ESR 측정을 위해서는 대상물의 원자 내에 홀전자가 존재해야만 한다.
비파괴 검사
일반적으로 1T이상의 정자기장과 0.1mT이하의 마이크로파 진동 자기장을 사용 (⇒ E ≒ 10-4 eV)
고감도
NMR이나 분광법등 다른 것들에 비해 이론적으로 매우 높은 감도를 가진다.
0.1mT 의 선폭을 가진 ESR의 경우 , 109개 정도의 홀전자가 존재하면 ESR 현상을 관측할 수 있다.
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ESR의 대상
자성체
금속
반도체
유기 Radical
홀전자를 가지며 전기적 중성
홀전자의 스핀 때문에 상자성을 띠며, 나머지 짝을 이룬 전자 스핀들은 서로 효과적으로 상쇄
그 외에도 색중심, 기체상 Radical , 무기화합물, 고분자화합물 등등의 대상이 ESR을 이용해 연구되어지고 있다.
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ESR의 원리 (1)
전자 스핀의 자기 모멘트
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