顺磁共振信号的产生
电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）是波谱学的一项技术，与核磁共振技术类似，都是研究磁场中磁矩与电磁辐射之间的相互作用。所不同的是，顺磁共振研究的不是原子核的磁矩，而是核外未成对电子的磁矩。
依照量子力学理论，电子除了围绕原子核做轨道运动外，还在不停地做自旋运动，这两种运动都会产生角动量和磁矩。由于电子的磁矩主要是由自旋磁矩贡献的，因此电子顺磁共振也常称为电子自旋共振（electron spin resonance，ESR）。依照Pauli不相容原理：在同一个轨道上，最多只能容纳两个自旋相反的电子。如果分子中所有的轨道都已填满电子，它们的自旋磁矩将相互抵消，这种分子就是逆磁性的，不能直接给出EPR信号。要想对它们进行顺磁研究，必须进行自旋标记。只有含未成对电子的分子才会产生EPR信号。
下面以自由电子为例来说明顺磁共振信号的产生。如图1所示，当一个自旋量子数s=1/2的自由电子处在一个可变的磁场H中时，随着外磁场从0逐渐增大，电子的自旋能级从简并态逐渐分裂成两个能级。较高能级的磁量子数ms=+1/2，能量E=+1/2geβeH。式中，ge=2.0023，为一无量纲因子，βe是电子的玻尔磁子。较低能级的磁量子数ms=-1/2，能量E=-1/2geβeH。高低两能级间的能量之差ΔE=geβeH。 图1顺磁共振信号的产生
当在垂直于外磁场方向上施加一个中心频率为ν的射频场H1，且满足hν=ΔE=geβeH时，处于低能级上的电子就会吸收射频场的能量向高能级跃迁，这就产生了顺磁共振信号。但是，如果谱图中只有一条g=ge的谱线，顺磁共振也就没有什么可研究的了。幸运的是，电子实际所感受到的有效磁场，不仅仅是外加磁场，还有自旋体系本身存在的由未成对电子的轨道运动贡献的局部磁场。邻近的不同偶极子引起的局部磁场变化使g因子成为一个变化的值，使顺磁共振产生出花样繁多的谱线，从而为我们提供了丰富多彩的微观结构信息。[2]
顺磁共振的研究对象
顺磁共振技术具有独特的识别顺磁物质的能力。只要样品中含有未成对电子或通过紫外照射、氧化还原反应等方式能够产生未成对电子即可利用顺磁共振技术进行相关研究。由于EPR对局部区域环境非常灵敏，可用来阐明不成对电子附近的分子结构，研究分子的运动或流动的动态过程，因而它在化学、物理、材料、生物、医药等
许多领域获得了广泛的应用。
（1）单电子自由基
即含有一个未成对电子的原子或分子，包括有机分子自由基、芳香离子自由基、碎片自由基等。如环辛四烯是一个非平面分子，用碱金属还原可生成环辛四烯负离子自由基，所得EPR谱线是间距相等且强度比为1：8：28：56：70：56：28：8：1的九重峰，表明环辛四烯负离子环上的八个质子是等性的，说明环辛四烯经单电子转移反应生成负离子基后，构型发生变化，呈平面结构。