电子顺磁共振波谱（EPR/ESR）概述
电子顺磁共振波谱是一种基于未成对电子自旋特性的磁共振技术，通过检测物质中未成对电子与微波能量的共振吸收，实现对物质微观结构的无损分析。它是唯1能直接检测顺磁性物质的谱学方法，广泛应用于化学、材料、生物、环境等领域。
一、工作原理
EPR的核心原理是塞曼效应与共振吸收：
1.塞曼效应：未成对电子在外加静磁场（H）中，自旋能级发生分裂（ms=+1/2为低能级，ms=-1/2为高能级），能级差为ΔE=gβH（g为g因子，反映电子所处化学环境；β为玻尔磁子）。
2.共振条件：当施加垂直于静磁场的微波（频率v），且满足hv=ΔE（h为普朗克常数）时，低能级电子吸收微波能量跃迁至高能级，产生共振信号。
3.信号解析：共振信号以一次微分曲线形式记录（极值对应吸收峰斜率最大点），通过g因子（判断电子环境，如自由电子g≈2.0023、过渡金属离子g偏离较大）、超精细结构（磁性核与电子的相互作用，如¹H、¹⁴N的存在导致谱线分裂，辅助鉴定自由基结构）、线宽（反映电子与环境的磁相互作用，如缺陷、溶剂效应）等信息，推断物质的电子结构与组成。
二、检测对象
EPR主要检测含未成对电子的物质，分为两类：
1.分子轨道未成对电子：
自由基（含1个未成对电子的分子，如羟基自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O₂⁻·）、DPPH自由基）；
双基/多基（含2个及以上未成对电子的分子，如双自由基、三重态分子；
三重态分子。
2.原子轨道未成对电子：
碱金属原子；
过渡金属离子；
稀土金属离子。
此外，通过自旋标记（将稳定自由基结合到目标分子特定部位）、自旋捕获（用捕获剂固定短寿命自由基）技术，可拓展至不含未成对电子的物质的研究。
三、主要应用领域
EPR技术因“直接、无损、微观”的特点，应用覆盖多学科：
1.化学领域：
自由基反应机制研究；
催化活性位点表征；
配位化合物结构解析。
2.材料科学：
半导体材料缺陷分析；
磁性材料性质研究；
纳米材料电子结构。
3.生物医学：
活性氧物种（ROS）检测（如·OH、O₂⁻·、H₂O₂，与衰老、癌症、神经退行性疾病相关）；
金属酶与蛋白功能研究；
辐射损伤与防护。
4.环境科学：
大气污染监测；
污水处理效果评估；
土壤与沉积物中的污染物。
5.食品与农业：
农产品辐照剂量检测；
食品新鲜度评估；
啤酒风味保鲜。
6.工业领域：
涂料与化妆品老化研究；
石油化工过程监控；
钻石缺陷鉴定。
四、推荐品牌及型号
布鲁克（北京）科技有限公司全球的EPR厂商，产品覆盖高精度研究与常规检测，推荐型号：
1.ELEXSYS II系列：研究级机型，具备双模腔、转角器、低温（液氦）配置，适用于复杂样品的高精度EPR研究，价格面议。
2.EMXplus/EMXmicro系列：日常研究型，高灵敏度（检测限低至10¹²spins/g）、易操作，适合实验室常规自由基、过渡金属离子检测，价格面议。
3.Magnettech ESR5000：台式机型，小巧紧凑（占用空间小），采用永磁体（无需水冷），支持原位光照、液氮变温（90-300K），适用于环境样品、生物样品的快速检测，价格200-300万元。
4.e-scan：入门级台式机，自动调谐、数据采集与分析，适合教学、小型实验室的基础EPR实验，价格面议。
5.A300/A200系列：经济型，A300为组合式模块化设计（可扩展功能），A200为高度集成紧凑系统，适合预算有限的科研用户，价格面议。
