什么是順磁性順磁性的技術(shù)應(yīng)用
順磁性是指材料對(duì)磁場(chǎng)響應(yīng)很弱的磁性。那么你對(duì)順磁性了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是順磁性的內(nèi)容，希望大家喜歡!
順磁性的理論詮釋
從原子結(jié)構(gòu)來(lái)看，組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿(mǎn)的內(nèi)殼層，這
類(lèi)材料的原子、離子或分子中存在固有磁矩，因其相互作用遠(yuǎn)小于熱運(yùn)動(dòng)能，磁矩的取向無(wú)規(guī)，使材料不能形成自發(fā)磁化。在經(jīng)典理論中，磁矩在磁場(chǎng)中可取任意方向。所有這些材料中的原子或離子在磁場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的磁矩都很小。如許多過(guò)渡金屬和稀土元素的絕緣化合物，有機(jī)化合物中的自由基，以及少數(shù)順磁性氣體(如NO，O2)，在一般情況下磁化率隨溫度的變化遵從居里定律：κ=C/T，式中C稱(chēng)為居里常數(shù)，T為溫度。
一些材料中的磁矩雖有交換作用，如鐵磁和亞鐵磁材料，但在高于居里溫度情況下的磁化率隨溫度的變化遵從居里-外斯定率：κ=C/(T-TP)。式中TP稱(chēng)為材料的順磁居里溫度。對(duì)于鐵磁性物質(zhì)交換作用為正，TP>0;對(duì)于反鐵磁性物質(zhì)交換作用為負(fù)，TP<0。
一些材料(如堿金屬)不具有自發(fā)磁化，外層電子之間不存在交換作用，但它們?cè)诖艌?chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感生磁矩，而具有較弱的順磁性。范弗萊克的量子理論指出，這是不對(duì)稱(chēng)原子或分子的電子云極化所致，并不隨溫度改變。這類(lèi)性質(zhì)稱(chēng)范弗萊克順磁性。
在磁場(chǎng)作用下，正自旋和負(fù)自旋的傳導(dǎo)電子具有不同的能量，這就導(dǎo)致在費(fèi)米面附近有少量的傳導(dǎo)電子自旋倒向，從而產(chǎn)生微弱的順磁性效應(yīng)。金屬中自由電子會(huì)感生順磁性，稱(chēng)之為泡利順磁性。用簡(jiǎn)單的能帶模型可計(jì)算出順磁磁化率 k=C/(T-TP)=3nμB2/EF，EF為費(fèi)米能級(jí)。因此，一般情況下泡利順磁性與溫度無(wú)關(guān)，在溫度很高情況，它隨T2增大而降低。
一些過(guò)渡金屬和稀土金屬及其合金中，其巡游的磁性電子之間雖有一定的交換作用，但作用強(qiáng)度還未能達(dá)到斯托納增強(qiáng)條件，即UN(EF)≯1，式中U為電子關(guān)聯(lián)作用能，N(EF)為費(fèi)米面態(tài)密度，因而不具備自發(fā)磁化，但順磁性較大一些，稱(chēng)為交換增強(qiáng)順磁性。
一些原子核(如1H，7Li，11B，13C，17O等以及中子)具有磁矩，在磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生順磁性，但其順磁磁化率比電子對(duì)順磁性的貢獻(xiàn)小得多，只有10-6—10-10量級(jí)。因而在討論物質(zhì)的順磁性時(shí)，可不計(jì)及核的順磁性。
順磁性的典型實(shí)例
典型的順磁性氣體是O2，常見(jiàn)的順磁體有過(guò)渡金屬的鹽類(lèi)、稀土金屬的鹽類(lèi)及氧化物。溫度高于磁轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，序磁性(見(jiàn)鐵磁性)物質(zhì)也呈現(xiàn)為順磁性，如室溫情況下除釓(Gd)以外的稀土金屬。
金屬如鋰(Li)、鈉(Na)等，這些順磁性金屬的磁化率與溫度無(wú)關(guān)，可以用量子力學(xué)解釋。
順磁性的技術(shù)應(yīng)用
順磁性有其重要的應(yīng)用，從順磁物質(zhì)的順磁性和順磁共振可以研究其結(jié)構(gòu)，特別是電子組態(tài)結(jié)構(gòu);利用順磁物質(zhì)的絕熱去磁效應(yīng)可以獲得約1—10-3K的超低溫度;順磁微波量子放大器是早期研制和應(yīng)用的一種超低噪聲的微波放大器，促進(jìn)了激光器的研究和發(fā)明，在生命科學(xué)中，如血紅蛋白和肌紅蛋白在未同氧結(jié)合時(shí)為順磁性，同氧結(jié)合后轉(zhuǎn)變?yōu)榭勾判?，這兩種弱磁性的相互轉(zhuǎn)變反映了生物體內(nèi)的氧化還原過(guò)程 ，其磁性研究成為生命現(xiàn)象的一種方法;目前醫(yī)學(xué)上從核磁共振成像技術(shù)發(fā)展到電子順磁共振成像技術(shù)，可以顯示生物體內(nèi)順磁物質(zhì)(如血紅蛋白和自由基等)的分布和變化，此外某些測(cè)氧儀利用了順磁性的原理。
堿金屬元素和除鐵、鈷、鎳以外的過(guò)渡元素都具有順磁性。
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