프로젝트 8. Electron Spin Resonance

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1 프로젝트 8. Electron Spin Resonance
윤석수

2 프로젝트 내용 1,1-diphenyl−2-picryl-hydrazyl(DPPH) 고체의 Electron Spin Resonance(ESR) 측정 ESR 측정하는 방법 이해 ESR frequency의 자기장 의존성 측정 G-factor 값 결정 ESR를 양자 역학적으로 이해 ESR가 왜 나타나는지 이해 ES 공진주파수에 대한 이론 G-factor 문헌값

3 ESR ESR? 총자기 모멘트 값이 영이 아닌 원자, 분자, 고체 등의 물질에 교류 전자기장 속에 넣고 직류자기장을 가했을 때 특정자기장에서 교류 전자기장의 에너지를 흡수하는 현상(광자를 흡수하는 현상) ESR의 근원 전자의 총자기 모멘트 직류자기장(B) 물질 교류전자기장 (frequency ) Zeeman 분리 레벨 들

4 ESR ESR의 근원 두 인접한 Zeeman 분리 레벨의 에너지 차이
자기장에 따라 증가 자기장을 증가시켜 가면 이 에너지 레벨 차이가 외부에서 가하고 있는 교류 전자기장(광자)의 에너지와 같아지는 조건이 성립될 때가 존재 이 때 물체내 전자는 전자기파(광자) 에너지를 흡수하여 높은 레벨로 전이함: 이때 ESR이 일어났다고 함. E(eV) 전자기파 전자 공진자기장 B(T) Landé splitting factor

5 ESR 측정 고체 시편 1,1-diphenyl−2-picryl-hydrazyl(DPPH) 연결 질소에 한개의 가전자 있음
궤도 각운동량은 분자 구조에 의해 서로 상쇄되어 없음 자유전자와 유사 전자기파 전자

6 ESR 측정 시편에 전자기파 발생 RF oscillator에 코일을 연결하여 RF oscillator가 진동할 때 코일속에 발생하는 RF파 이용 Inductance Permeability of sample 공진이 일어날 때 permeability 감소 , 임피던스 감소, vRF 진폭이 크게 감소

7 ESR 측정 전체 장치도 Frequency 측정 진폭 전류측정

8 ESR 측정 ESR 조건 맞추기 원하는 RF 주파수로 고정
Helmholtz coil에 DC + modulation(AC) 전류를 가함 진폭 BDC BAC Oscilloscope Y Oscilloscope X

9 ESR 측정 ESR 조건 맞추기 BAC BDC Oscilloscope Y Oscilloscope X 측정과정에서 위상차 발생
Oscilloscope X 측정과정에서 위상차 발생 위상차 보정 진폭 Oscilloscope Y Oscilloscope X

10 ESR 측정 ESR 조건 맞추기 BDC = Br 조건과 위상보정이 된 경우 BDC BDC=Br 대칭적 단일 골자기 형태 진폭
Oscilloscope Y Oscilloscope X 진폭 BDC BDC=Br

11 ESR 계산 및 분석 BDC = Br 조건이 성립되었을 때 BDC 측정 IDC를 디지털 멀티메터 DC 전류 모드에서 측정
15, 20, 25, 30, , 120,125, 130 (MHz) 주파수에 대해 Br 측정