电子顺磁共振和核磁共振的区别对比

电子顺磁共振和核磁共振的区别对比

核磁共振（NMR）与电子顺磁共振（ESR/EPR）在原理(特性)上的区别是：

核磁共振(Muclear Magnetic Resonance，NMR)和电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)与UV和IR相同，也属于吸收波谱。EPR又称为电子自旋共振谱(Electron Spin Resonance，ESR)。

NMR和EPR是将样品置于强磁场中，然后用射频源来辐射样品。NMR是使具有磁矩的原子核发生磁能级的共振跃迁;而ESR是使未成对的电子产生自旋能级的共振跃迁。

• EPR是研究电子磁矩与外磁场的相互作用，即通常认为的电子塞曼效应引起的，而NMR是研究原子核在外磁场中核塞曼能级间的跃迁。换言之，EPR 和NMR 是分别研究电子磁矩和核磁矩在外磁场中重新取向所需的能量。

• EPR的共振频率在微波波段，NMR 的共振频率在射频波段。注意：电子顺磁EPR (ESR)的外静磁场小，但是共振频率大。

• EPR的灵敏度比NMR 的灵敏度高，EPR检出所需自由基的绝对浓度约在 M数量级。这是因为电子磁矩远大于核磁矩，而灵敏度与磁矩的三次方成正比，

• EPR 和NMR 仪器结构上的差别: 前者是恒定频率，采取扫场法；后者是恒定磁场，采取扫频法。

核磁共振（NMR）与电子顺磁共振（ESR/EPR）在应用上的区别主要在于研究对象的区别：

• EPR是唯一能够直接检测和研究含有未成对电子顺磁性物质的一种波谱学技术。它的研究对象包括自由基、三重态分子、金属原子或团簇、特定价态的过渡金属和稀土离子、掺杂或缺陷等。

• NMR是研究自旋量子数等于零的原子核的一种波谱学技术。核自旋量子数为1/2的原子核（如1H、19F、13C、31P等）特别适合核磁共振波谱仪实验，因为可当做一个电荷均匀分布的球体，并像陀螺一样自旋，故有磁矩产生。1H、19F、31P在自然界中丰度接近100%，核磁共振波谱仪容易测定。尤其是氢核，不但易于测定，而且是有机化合物的主要元素，在核磁分析中十分重要。（备注：1H、19F、13C、31P正确的表示应该是数字位于左上）

• EPR (ESR)的共振频率在微波波段，如0.34T(9.5GHz) , 1.25T(35GHz)。NMR的共振频率在射频波段，如6.97T (300MHz),18.6T(800MHz)。

注意：电子顺磁EPR (ESR)的外静磁场小，但是共振频率大。

• 由于电子磁矩远大于核磁矩，所以电子顺磁EPR(ESR)的灵敏度比H NMR的灵敏度高，电子顺磁EPR (ESR)检出所需自由基的绝对浓度约在10-8 mol/L数量级。例如，用质子磁矩与电子磁矩进行比较：

灵敏度与磁矩的三次方成正比，所以电子顺磁EPR(ESR)的灵敏度比1H NMR的灵敏度大8个数量级

• 与NMR类似，在分子中的未成对电子的共振频率与自由电子有所差异。但是表示方法不同。对于NMR，通常用化学位移δ来表示，而对于EPR (ESR)，用g因子来表示。电子顺磁EPR (ESR)实验一般是固定电磁场频率扫描外静磁场。当达到共振条件时，外静磁场不同，一般可以直接用磁场强度来表示电子顺磁EPR (ESR)结果。但是对于不同的仪器，必须用相对值表示。g值就可以表示这种相对值。