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'''電子順磁共振'''（{{lang|en|electron paramagnetic resonance，'''EPR'''}}），又称'''電子自旋共振'''（{{lang|en|electron spin resonance，'''ESR'''}}），1944年被[[蘇聯]]物理學家[[葉夫根尼·扎沃伊斯基]]發現，是屬於[[自旋1/2]]粒子的[[電子]]在[[靜磁場]]下发生的[[磁共振]]現象。因为類似靜磁場下自旋1/2[[原子核]][[核磁共振]]的現象，又因利用到電子的[[順磁性]]，故曾稱作“電子順磁共振”。
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由於[[分子]]中的電子多數是成對存在，根據[[泡利不相容原理]]，每个[[電子对]]中的两个电子必為一個[[自旋]]向上，另一個自旋向下，所以磁性互相抵消。因此只有拥有不成對電子存在的粒子（例如[[過渡元素]]中[[重金屬]][[原子]]或[[自由基]]），才能表現磁共振。

雖然电子自旋共振的原理与核磁共振的类似，但由於電子的[[質量]]遠輕於原子核的质量，所以电子有较大的[[磁矩]]。以[[氫]]原子核（[[質子]]）為例，電子磁矩強度是其659.59倍。因此對於電子，磁共振所在的[[拉莫頻率]]通常需要透過減弱主[[磁場強度]]來使之降低。但即使如此，拉莫頻率通常所在波段仍比[[核磁共振]]拉莫頻率所在的[[射頻]]範圍還要高（通常是在[[微波]]的波段），因此有穿透力以及對帶有[[水]]分子的樣品有加熱可能的潛在問題，在進行[[人體]]造影時則需要改變方法。舉例而言，0.3[[特斯拉 (单位)|T]]的主磁場下，電子共振頻率發生在8.41[[吉赫|GHz]]，而對於常用的核磁共振核種——質子而言，在這樣強度的磁場下，其共振頻率仅為12.77[[兆赫|MHz]]。

==应用==
EPR應用在多個領域，其中包括：
* [[固態物理]]， 辨識與定量[[自由基]]分子（即帶有不成對電子的分子）。 
* [[化學]]，用以偵測[[反應路徑]]。
* [[生物醫学]]領域，用在標記生物性自旋探子。另外在造影方面另有用途，參見下方說明。
* [[晶体学]]，用来进行[[晶体]]内部缺陷的局部结构之研究。一般须配合[[测角器]]（Goniometer）。

一般而言，自由基在化學上是具有高度反應力，而在正常生物環境中並不會以高[[濃度]]出現。若採用特別設計的不反應自由基分子，將之附著在生物[[細胞]]的特定位置，就有可能得到這些所謂“自旋標記”或“自旋探子”分子附近的環境。

== 理論 ==
===訊號來源===
電子的[[自旋]]為 <math> s= \tfrac{1}{2} </math> ，[[自旋|自旋投影量子數]]可以是 <math> m_\mathrm{s} = + \tfrac{1}{2} </math> 或 <math> m_\mathrm{s} = - \tfrac{1}{2} </math> 。
在外加磁場強度為 <math> B_\mathrm{0} </math> 時，電子磁矩會順向平行（<math> m_\mathrm{s} = - \tfrac{1}{2} </math>）或反向平行 (<math> m_\mathrm{s} = + \tfrac{1}{2} </math>) 於該磁場，兩種情形具有的能量不同（見[[塞曼效應]]），與磁場同向的電子能階較低。
兩個能階的能量相差<math> \Delta E = g_\mathrm{e} \mu_\mathrm{B} B_\mathrm{0} </math> ，<math> g_\mathrm{e} </math>為電子的“g因子”（[[朗德g因子]]）、<math> \mu_\mathrm{B} </math>是[[波耳磁元]]。這個方程式顯示兩能階的差值與磁場強度呈正比，如下圖。
[[File:EPR splitting.jpg|centre|300 px|電子能階分裂]]

未成對的電子可以在吸收或放出電磁波能量 <math> \varepsilon = h \nu </math> 後，在兩能階間移動。吸收到（或放出）的能量必須與轉換能階後能量變化相同，也就是 <math> \varepsilon = \Delta E </math> ，此即共振條件。代入 <math> \varepsilon = h \nu </math> 和 <math> \Delta E = g_\mathrm{e} \mu_\mathrm{B} B_\mathrm{0} </math> ，我們可以得到電子順磁共振的基礎公式：<math> h \nu = g_\mathrm{e} \mu_\mathrm{B} B_\mathrm{0} </math> 。實驗上，非常多種頻率和磁場的組合都能滿足此公式，但大多量測都是用9,000–10,000&nbsp;MHz（9–10&nbsp;GHz）範圍的微波進行，其對應的磁場大約為3500 G（0.35 T）。

理論上，改變照射在樣品上的光子頻率而磁場不變，或者相反，都可以得到電子順磁共振光譜。但實際上通常是固定頻率。樣品暴露在固定頻率的微波中，然後開始增強外加磁場。電子能階相差越來越大，直到能階差值與微波能量相同，如先前的圖所示。此時未成對電子能在兩能階間移動。電子依[[馬克士威-波茲曼分布]]而在低能階分布較多，因此整體而言是在淨吸收微波能量。實驗時即是量測此吸收值，轉換得到光譜。

=== 參數 ===
*g因子
*A参数
*D参数
*E参数
*a参数
*F参数
*P参数

== 電子自旋共振造影 ==
EPR用在造影上，理想上是可以用在定位人體中所具有的自由基，理論上較常出現在[[發炎]]病灶；但目前仍處在開發階段，包括[[訊雜比]]等等問題待解決。

== 参见 ==
* [[核磁共振]]

{{光谱学分支}}

{{Authority control}}
[[Category:磁共振|EP]]
[[Category:磁振造影|EPR]]
[[Category:俄羅斯發明|EPR]]