Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, 2/e (Hardcover)
暫譯: 電子順磁共振：基礎理論與實用應用，第二版（精裝本）
John A. Weil, James R. Bolton
- 出版商: Wiley
- 出版日期: 2007-03-01
- 售價: $1,750
- 貴賓價: 9.8 折 $1,715
- 語言: 英文
- 頁數: 688
- 裝訂: Hardcover
- ISBN: 047175496X
- ISBN-13: 9780471754961
已絕版
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商品描述
Description
This book provides an introduction to the underlying theory, fundamentals, and applications of EPR spectroscopy, as well as new developments in the area. Knowledge of the topics presented will allow the reader to interpret of a wide range of EPR spectra, as well as help them to apply EPR techniques to problem solving in a wide range of areas: organic, inorganic, biological, and analytical chemistry; chemical physics, geophysics, and minerology.
- Includes updated information on high frequency and multi-frequency EPR, pulsed microwave techniques and spectra analysis, dynamic effects, relaxation phenomena, computer-based spectra simulation, biomedical aspects of EPR, and more
- Equips readers with sufficient knowledge of EPR techniques to go on in their specialized area of interest
- Provides problem sets and concise bibliographies at the end of each chapter, plus several tutorial appendices on topics like mathematical operations, quantum mechanics of angular momentum, experimental considerations.
Table of Contents
PREFACE.ACKNOWLEDGMENTS.
1 BASIC PRINCIPLES OF PARAMAGNETIC RESONANCE.
1.1 Introduction.
1.2 Historical Perspective.
1.3 A Simple EPR Spectrometer.
1.4 Scope of the EPR Technique.
1.5 Energy Flow in Paramagnetic Systems.
1.6 Quantization of Angular Momenta.
1.7 Relation Between Magnetic Moments and Angular Momenta.
1.8 Magnetic Field Quantities and Units.
1.9 Bulk Magnetic Properties.
1.10 Magnetic Energies and States.
1.11 Interaction of Magnetic Dipoles with Electromagnetic Radiation.
1.12 Characteristics of the Spin Systems.
1.13 Parallel-Field EPR.
1.14 Time-Resolved EPR.
1.15 Computerology.
1.16 EPR Imaging.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
2 MAGNETIC INTERACTION BETWEEN PARTICLES.
2.1 Introduction.
2.2 Theoretical Considerations of the Hyperfine Interaction.
2.3 Angular-Momentum and Energy Operators.
2.4 Energy Levels of a System with One Unpaired Electron and One Nucleus with I = ½.
2.5 Energy Levels of a System with S = ½ and I = 1.
2.6 Signs of Isotropic Hyperfine Coupling Constants.
2.7 Dipolar Interactions Between Electrons.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
3 ISOTROPIC HYPERFINE EFFECTS IN EPR SPECTRA.
3.1 Introduction.
3.2 Hyperfine Splitting from Protons.
3.3 Hyperfine Splittings from Other Nuclei with I = ½.
3.4 Hyperfine Splittings from Nuclei with I > ½.
3.5 Useful Rules for the Interpretation of EPR Spectra.
3.6 Higher-Order Contributions to Hyperfine Splittings.
3.7 Deviations from the Simple Multinomial Scheme.
3.8 Other Problems Encountered in EPR Spectra of Free Radicals.
3.9 Some Interesting p-Type Free Radicals.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
4 ZEEMAN ENERGY (g) ANISOTROPY.
4.1 Introduction.
4.2 Systems with High Local Symmetry.
4.3 Systems with Rhombic Local Symmetry.
4.4 Construction of the g Matrix.
4.5 Symmetry-Related Sites.
4.6 EPR Line Intensities.
4.7 Statistically Randomly Oriented Solids.
4.8 Spin-Orbit Coupling and Quantum-Mechanical Modeling of g.
4.9 Comparative Overview.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
5 HYPERFINE (A) ANISOTROPY.
5.1 Introduction.
5.2 Origin of the Anisotropic Part of the Hyperfine Interaction.
5.3 Determination and Interpretation of the Hyperfine Matrix.
5.4 Combined g and Hyperfine Anisotropy.
5.5 Multiple Hyperfine Matrices.
5.6 Systems With I > ½.
5.7 Hyperfine Powder Lineshapes.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
6 SYSTEMS WITH MORE THAN ONE UNPAIRED ELECTRON.
6.1 Introduction.
6.2 Spin Hamiltonian for Two Interacting Electrons.
6.3 Systems with S = 1 (Triplet States).
6.4 Interacting Radical Pairs.
6.5 Biradicals.
6.6 Systems with S > 1.
6.7 High-Spin and High-Field Energy Terms.
6.8 The Spin Hamiltonian: A Summing up.
6.9 Modeling the Spin-Hamiltonian Parameters.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
7 PARAMAGNETIC SPECIES IN THE GAS PHASE.
7.1 Introduction.
7.2 Monatomic Gas-Phase Species.
7.3 Diatomic Gas-Phase Species.
7.4 Triatomic and Polyatomic Gas-Phase Molecules.
7.5 Laser Electron Paramagnetic Resonance.
7.6 Other Techniques.
7.7 Reaction Kinetics.
7.8 Astro-EPR.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
8 TRANSITION-GROUP IONS.
8.1 Introduction.
8.2 The Electronic Ground States of d-Electron Species.
8.3 The EPR Parameters of d-Electron Species.
8.4 Tanabe-Sugano Diagrams and Energy-Level Crossings.
8.5 Covalency Effects.
8.6 A Ferroelectric System.
8.7 Some f-Electron Systems.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
9 THE INTERPRETATION OF EPR PARAMETERS.
9.1 Introduction.
9.2 π-Type Organic Radicals.
9.3 σ-Type Organic Radicals.
9.4 Triplet States and Biradicals.
9.5 Inorganic Radicals.
9.6 Electrically Conducting Systems.
9.7 Techniques for Structural Estimates from EPR Data.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
Appendix 9A Hu¨ckel Molecular-Orbital Calculations.
HMO References.
HMO Problems.
10 RELAXATION TIMES, LINEWIDTHS AND SPIN KINETIC PHENOMENA.
10.1 Introduction.
10.2 Spin Relaxation: General Aspects.
10.3 Spin Relaxation: Bloch Model.
10.4 Linewidths.
10.5 Dynamic Lineshape Effects.
10.6 Longitudinal Detection.
10.7 Saturation-Transfer EPR.
10.8 Time Dependence of the EPR Signal Amplitude.
10.9 Dynamic Nuclear Polarization.
10.10 Bio-Oxygen.
10.11 Summary.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
11 NONCONTINUOUS EXCITATION OF SPINS.
11.1 Introduction.
11.2 The Idealized B1 Switch-on.
11.3 The Single B1 Pulse.
11.4 Fourier-Transform EPR and FID Analysis.
11.5 Multiple Pulses.
11.6 Electron Spin-Echo Envelope Modulation.
11.7 Advanced Techniques.
11.8 Spin Coherence and Correlation.
References.
Notes.
Further Reading .
Problems.
12 DOUBLE-RESONANCE TECHNIQUES.
12.1 Introduction.
12.2 A Continuous-Wave ENDOR Experiment.
12.3 Energy Levels and ENDOR Transitions.
12.4 Relaxation Processes in Steady-State ENDOR5.
12.5 CW ENDOR: Single-Crystal Examples.
12.6 CW ENDOR in Powders and Non-Crystalline Solids.
12.7 CW ENDOR in Liquid Solutions.
12.8 Pulse Double-Resonance Experiments.
12.9 Electron-Electron Double Resonance (ELDOR).
12.10 Optically Detected Magnetic Resonance.
12.11 Fluorescence-Detected Magnetic Resonance.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
13 OTHER TOPICS.
13.1 Apologia .
13.2 Biological Systems.
13.3 Clusters.
13.4 Charcoal, Coal, Graphite and Soot .
13.5 Colloids.
13.6 Electrochemical EPR.
13.7 EPR Imaging.
13.8 Ferromagnets, Antiferromagnets and Superparamagnets.
13.9 Glasses.
13.10 Geologic/Mineralogic Systems and Selected Gems.
13.11 Liquid Crystals.
3.12 “Point” Defects.
13.13 Polymers.
13.14 Radiation Dosage and Dating.
13.15 Spin Labels.
13.16 Spin Traps.
13.17 Trapped Atoms and Molecules.
APPENDIX A MATHEMATICAL OPERATIONS.
A.1 Complex Numbers.
A.2 Operator Algebra.
A.3 Determinants.
A.4 Vectors: Scalar, Vector, and Outer Products.
A.5 Matrices.
A.6 Perturbation Theory.
A.7 Dirac Delta Function.
A.8 Group Theory.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
APPENDIX B QUANTUM MECHANICS OF ANGULAR MOMENTUM.
B.1 Introduction.
B.2 Angular-Momentum Operators.
B.3 Commutation Relations for General Angular-Momentum Operators.
B.4 Eigenvalues of J2 and Jz.
B.5 Superposition of States.
B.6 Angular-Momentum Matrices.
B.7 Addition of Angular Momenta.
B.8 Notation for Atomic and Molecular States.
B.9 Angular Momentum and Degeneracy of States.
B.10 Time Dependence.
B.11 Precession.
B.12 Magnetic Flux Quantization.
B.13 Summary.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
Notes for Problem B.12.
APPENDIX C THE HYDROGEN ATOM AND SELECTED RADICALS RHn.
C.1 Hydrogen Atom.
C.2 RH Radicals.
C.3 RH2 Radicals.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
APPENDIX D PHOTONS.
D.1 Introduction.
D.2 The Physical Aspects of Photons.
D.3 Magnetic-Resonance Aspects.
References.
Notes.
APPENDIX E INSTRUMENTATION AND TECHNICAL PERFORMANCE.
E.1 Instrumental: Background.
E.2 CW EPR Spectrometers.
E.3 Pulsed EPR Spectrometers.
E.4 Computer Interfacing with EPR Spectrometers.
E.5 Techniques for Temperature Variation and Control.
E.6 Techniques for Pressure Variation.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
APPENDIX F EXPERIMENTAL CONSIDERATIONS.
F.1 Techniques for Generation of Paramagnetic Species.
F.2 Lineshapes and Intensities.
F.3 Sensitivity and Resolution.
F.4 Measurements.
References.
Notes.
Further Reading.
Problems.
APPENDIX G EPR-RELATED BOOKS AND SELECTED CHAPTERS.
APPENDIX H FUNDAMENTAL CONSTANTS, CONVERSION FACTORS, AND KEY DATA.
APPENDIX I MISCELLANEOUS GUIDELINES.
I.1 Notation for Symbols.
I.2 Glossary of Symbols.
I.3 Abbreviations.
I.4 Exponent Nomenclature.
I.5 Journal Reference Style.
Author Index.
Subject Index.
商品描述(中文翻譯)
**描述**
本書提供了EPR光譜學的基本理論、基礎知識和應用的介紹，以及該領域的新發展。掌握所介紹的主題將使讀者能夠解釋各種EPR光譜，並幫助他們將EPR技術應用於多個領域的問題解決：有機、無機、生物和分析化學；化學物理、地球物理和礦物學。
- 包含有關高頻和多頻EPR、脈衝微波技術和光譜分析、動態效應、弛豫現象、基於計算機的光譜模擬、生物醫學方面的EPR等的最新資訊
- 使讀者具備足夠的EPR技術知識，以便在其專業興趣領域繼續深入
- 在每章結尾提供問題集和簡明的參考書目，以及幾個有關數學運算、角動量的量子力學、實驗考量等主題的教程附錄。
**目錄**
**前言。**
**致謝。**
**1 磁性共振的基本原則。**
1.1 介紹。
1.2 歷史背景。
1.3 簡單的EPR光譜儀。
1.4 EPR技術的範疇。
1.5 磁性系統中的能量流動。
1.6 角動量的量子化。
1.7 磁矩與角動量之間的關係。
1.8 磁場量和單位。
1.9 整體磁性質。
1.10 磁能和狀態。
1.11 磁偶極子與電磁輻射的相互作用。
1.12 自旋系統的特徵。
1.13 平行場EPR。
1.14 時間解析EPR。
1.15 計算機學。
1.16 EPR成像。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**2 粒子之間的磁性相互作用。**
2.1 介紹。
2.2 超精細相互作用的理論考量。
2.3 角動量和能量算符。
2.4 具有一個未配對電子和一個核的系統的能量水平，I = ½。
2.5 具有S = ½ 和I = 1的系統的能量水平。
2.6 各向同性超精細耦合常數的符號。
2.7 電子之間的偶極相互作用。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**3 EPR光譜中的各向同性超精細效應。**
3.1 介紹。
3.2 來自質子的超精細劈裂。
3.3 來自I = ½的其他核的超精細劈裂。
3.4 來自I> ½的核的超精細劈裂。
3.5 解釋EPR光譜的有用規則。
3.6 超精細劈裂的高階貢獻。
3.7 偏離簡單多項式方案的情況。
3.8 自由基EPR光譜中遇到的其他問題。
3.9 一些有趣的p型自由基。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**4 磁能（g）各向異性。**
4.1 介紹。
4.2 具有高局部對稱性的系統。
4.3 具有菱形局部對稱性的系統。
4.4 g矩陣的構建。
4.5 與對稱相關的位點。
4.6 EPR線強度。
4.7 隨機取向的固體。
4.8 自旋-軌道耦合和g的量子力學建模。
4.9 比較概述。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**5 超精細（A）各向異性。**
5.1 介紹。
5.2 超精細相互作用的各向異性部分的來源。
5.3 超精細矩陣的確定和解釋。
5.4 結合的g和超精細各向異性。
5.5 多重超精細矩陣。
5.6 具有I> ½的系統。
5.7 超精細粉末線形。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**6 具有多個未配對電子的系統。**
6.1 介紹。
6.2 兩個相互作用電子的自旋哈密頓量。
6.3 具有S = 1（三重態）的系統。
6.4 相互作用的自由基對。
6.5 雙自由基。
6.6 具有S > 1的系統。
6.7 高自旋和高場能量項。
6.8 自旋哈密頓量：總結。
6.9 自旋哈密頓量參數的建模。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**7 氣相中的順磁物種。**
7.1 介紹。
7.2 單原子氣相物種。
7.3 雙原子氣相物種。
7.4 三原子和多原子氣相分子。
7.5 激光電子順磁共振。
7.6 其他技術。
7.7 反應動力學。
7.8 天文EPR。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**8 過渡族離子。**
8.1 介紹。
8.2 d電子物種的電子基態。
8.3 d電子物種的EPR參數。
8.4 Tanabe-Sugano圖和能量水平交叉。
8.5 共價效應。
8.6 一個鐵電系統。
8.7 一些f電子系統。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**9 EPR參數的解釋。**
9.1 介紹。
9.2 π-型有機自由基。
9.3 σ-型有機自由基。
9.4 三重態和雙自由基。
9.5 無機自由基。
9.6 電導系統。
9.7 從EPR數據進行結構估算的技術。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
附錄9A Hu¨ckel分子軌道計算。
HMO參考文獻。
HMO問題。
**10 弛豫時間、線寬和自旋動力學現象。**
10.1 介紹。
10.2 自旋弛豫：一般方面。
10.3 自旋弛豫：Bloch模型。
10.4 線寬。
10.5 動態線形效應。
10.6 縱向檢測。
10.7 飽和轉移EPR。
10.8 EPR信號幅度的時間依賴性。
10.9 動態核極化。
10.10 生物氧。
10.11 總結。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**11 自旋的非連續激發。**
11.1 介紹。
11.2 理想化的B1開關。
11.3 單一B1脈衝。
11.4 傅立葉變換EPR和FID分析。
11.5 多重脈衝。
11.6 電子自旋回聲包絡調製。
11.7 先進技術。
11.8 自旋相干性和相關性。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**12 雙共振技術。**
12.1 介紹。
12.2 連續波ENDOR實驗。
12.3 能量水平和ENDOR轉換。
12.4 穩態ENDOR中的弛豫過程。
12.5 CW ENDOR：單晶範例。
12.6 CW ENDOR在粉末和非晶固體中的應用。
12.7 CW ENDOR在液體溶液中的應用。
12.8 脈衝雙共振實驗。
12.9 電子-電子雙共振（ELDOR）。
12.10 光學檢測的磁共振。
12.11 螢光檢測的磁共振。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**13 其他主題。**
13.1 辯護。
13.2 生物系統。
13.3 簇。
13.4 木炭、煤、石墨和煙灰。
13.5 胶體。
13.6 電化學EPR。
13.7 EPR成像。
13.8 鐵磁體、反鐵磁體和超參量磁體。
13.9 玻璃。
13.10 地質/礦物系統和選定的寶石。
13.11 液晶。
13.12 “點”缺陷。
13.13 聚合物。
13.14 輻射劑量和年代測定。
13.15 自旋標籤。
13.16 自旋捕獲劑。
13.17 被捕獲的原子和分子。
**附錄A 數學運算。**
A.1 複數。
A.2 算符代數。
A.3 行列式。
A.4 向量：標量、向量和外積。
A.5 矩陣。
A.6 擾動理論。
A.7 Dirac delta函數。
A.8 群論。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**附錄B 角動量的量子力學。**
B.1 介紹。
B.2 角動量算符。
B.3 一般角動量算符的對易關係。
B.4 J2和Jz的特徵值。
B.5 狀態的疊加。
B.6 角動量矩陣。
B.7 角動量的加法。
B.8 原子和分子狀態的符號。
B.9 角動量和狀態的簡並性。
B.10 時間依賴性。
B.11 順序運動。
B.12 磁通量量子化。
B.13 總結。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
問題B.12的註釋。
**附錄C 氫原子和選定的自由基RHn。**
C.1 氫原子。
C.2 RH自由基。
C.3 RH2自由基。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**附錄D 光子。**
D.1 介紹。
D.2 光子的物理特性。
D.3 磁共振方面。
參考文獻。
註釋。
**附錄E 儀器和技術性能。**
E.1 儀器：背景。
E.2 CW EPR光譜儀。
E.3 脈衝EPR光譜儀。
E.4 與EPR光譜儀的計算機介面。
E.5 溫度變化和控制的技術。
E.6 壓力變化的技術。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**附錄F 實驗考量。**
F.1 產生順磁物種的技術。
F.2 線形和強度。
F.3 敏感度和解析度。
F.4 測量。
參考文獻。
註釋。
進一步閱讀。
問題。
**附錄G EPR相關書籍和選定章節。**
**附錄H 基本常數、轉換因子和關鍵數據。**
**附錄I 其他指導方針。**
I.1 符號的符號。
I.2 符號的詞彙表。
I.3 縮寫。
I.4 指數命名法。
I.5 期刊參考風格。
**作者索引。**
**主題索引。**
