电子顺磁共振移动式通用表面探测器

许多样品无法通过电子顺磁共振（EPR）光谱进行研究，因为它们太大，无法放入光谱仪，而且太珍贵，无法进行破坏性采样进行研究。为了研究这类样品，构建了EPR移动通用表面探测器（MOUSE），也称为单侧EPR光谱仪。EPR鼠标可以通过将鼠标放在物体上，无损地记录任何大小物体的小区域的低频EPR（LFEPR）光谱。EPR鼠标的功能在画布上的顺磁性颜料、纸上的磁性墨水和陶瓷烛台上进行了演示。MOUSE的流动性将使光谱仪能够带到样品中，从而开启EPR光谱的新应用。

核磁共振（NMR）移动通用表面探测器（MOUSE）是Blümich引入的一个术语，用于描述手持式单侧磁体和表面线圈探针设备，用于检查各种完整的材料，否则这些材料可能无法通过常规核磁共振谱学进行检查。Switala^[1]等人介绍了一种电子顺磁共振（EPR）小鼠，其类似目标是检查完整的顺磁样品，由于尺寸限制，这些样品可能无法通过常规EPR进行检查。与所有EPR光谱仪的情况一样，EPR MOUSE也可以检测来自铁磁材料的电子磁共振（EMR）信号。

EPR MOUSE是一种单侧设计，因为磁体和射频（RF）样本探针位于样本的一侧。在磁共振中，由于所施加的磁场B₀必须垂直于RF磁场B₁以及B₀磁场在空间上均匀的限制，单侧磁体设计具有挑战性。EPR光谱的连续波（CW）性质提供了额外的约束，即扫描B₀场以记录光谱。场扫描要求使得难以实现B₀固定的单边脉冲NMR光谱仪设计中使用的许多磁场设计。

图1 EPR鼠标的图像显示了用于描述系统的外壳、磁轭、射频探头和xyz坐标系。^[1]

在单侧系统中使用B₀和B₁的两种布置，其中一种布置B₀平行并且B₁垂直于被检查物体的表面，另一种布置具有相反的配置。坎贝尔选择B₀垂直于表面，B₁平行于表面，用于检查近显微镜生物化学样品的9 GHz单边EPR系统。该设计利用一个圆柱形永磁体和一个小型扫频线圈来改变B₀在g₂附近的谐振。B₁是通过插入磁体中心的孔的低Q短路电缆谐振器平行于表面产生的。该系统需要一个用于探针的千分尺定位系统，以避免精密探针碰撞到表面，并需要冷却和绝缘，以防止磁场因温度变化而漂移。

他们对MOUSE的预期应用是含有广泛顺磁和铁磁光谱吸收的样品，如颜料、油墨和陶瓷。因此，MOUSE扫描的磁场范围比用于生物研究的磁场范围更宽。

图2 EPR鼠标轭、电磁铁、调制线圈和RF线圈的YZ横截面图。^[1]

Switala^[1]等人提出了一种基于单侧磁体和RF探针的EPR鼠标，该鼠标能够记录太大而无法放入LFEPR磁体的物体的EPR和EMR光谱。EPR鼠标只需放置在样品表面即可记录LFEPR光谱。MOUSE的功能通过对画布上的油漆、纸上的磁性墨水和陶瓷物体的研究来证明。尽管该当前设备与他们的实验室LFEPR光谱仪相连，但可以构建足够小的支持射频桥、磁铁电源和放大器，使整个系统具有便携性。这样的系统可以被带到博物馆、图书馆、考古发掘或工业工厂的样本中。

[1] Switala LE, Black BE, Mercovich CA, Seshadri A, Hornak JP. An electron paramagnetic resonance mobile universal surface explorer. Journal of Magnetic Resonance. 2017; 285:18-25.

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