Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
А- АБ АВ АГ АД АЗ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АФ АЦ АЭ

Активационное определение

 
Активационное определение в уране и его соединениях элементов, расположенных в средней части периодической системы, в ряде случаев практически невозможно вследствие образования по реакции деления радиоактивных изотопов анализируемых эле ментов.
Активационное определение брома выполняют с применением тепловых, надтепло-вых и быстрых нейтронов. Учитывая большие плотности потока активирующих частиц в современных реакторах ( 1012 - 1015 нейтрон. CMZ сек) и относительно большие сечения реакций с участием изотопов брома, для его определения в различных материалах в основном используют тепловые и надтепловые нейтроны. В зависимости от временного режима активации анализ ведут по изотопам 8 mBr, 80Вг или 82Вг, ядерные характеристики и реакции образования которых приведены в главе I. В соответствии со значениями периодов полураспада перечисленных изотопов время облучения нейтронами по наиболее короткоживущему 80Вг составляет 1 - 2 мин. Определение брома по активности 8 mBr ведут после 3 мин. Продолжительность облучения в методах, основанных на измерении активности самого долгоживущего 82Вгг зависит от ряда параметров и варьирует в пределах от 30 мин.
Активационное определение следов примесей может быть осуществлено в двух вариантах: радиохимическом и спектрометрическом. В первом случае схема проведения анализа состоит из трех основных этапов: 1) облучение в ядерном реакторе; 2) химическое выделение и очистка определяемых элементов после добавления носителей; 3) измерение активностей выделенных препаратов и идентификация радиоактивных изотопов определяемых элементов. Количественное определение содержания данного элемента в образце обычно проводится путем сравнения с эталоном, которым служит известное количество определяемого элемента, облученное, очищенное и изме ренное в идентичных условиях.
Чувствительность нейтронного активационного анализа. Активационное определение следов примесей может быть осуществлено в двух вариантах: радиохимическом и спектрометрическом. В первом случае схема проведения анализа состоит из трех основных этапов: 1) облучение в ядерном реакторе; 2) химическое выделение и очистка определяемых элементов последобавления носителей 3) измерение активностей выделенных препаратов и идентификация радиоактивных изотопов определяемых элементов. Количественное определение содержания данного элемента в образце обычно проводится путем сравнения с эталоном, которым служит известное количество определяемого элемента, облученное, очищенное и измеренное в идентичных условиях.
Процедура активационного определения четко распадается на две основные стадии: активацию и измерение. Поскольку они следуют друг за другом, выполняются с помощью специальных устройств и в значительной степени определяются разными факторами, то их влияние на чувствительность определения можно рассматривать раздельно.
Выполнение активационного определения элементов может быть существенно упрощено в результате применения субстехиометрического выделения элементов. Одновременно значительно повышается избирательность выделения.
Для активационного определения хлора используются различные ядерные реакции, чаще всего - активация нейтронами.
Метод активационного определения As и Аи в РЬ высокей чистоты [168] заключается в облучении образца и эталона ь реакторе. Активность полученных образцов измеряют на счетчике и проверяют радиохимическую чистоту по кривой распада и максимальной энергии р-частиц.
Оригинальный метод активационного определения кислорода в цирконии предложен Бейтом и Ледикоттом; этот метод кратко изложен в материалах Второй Международной конференции по мирному использованию атомной энергии в 1958 г. [597]; он основан наТ определении.
Был разработан метод активационного определения почти всех этих элементов на основе группового разделения в безносительном состоянии с помощью ионного обмена, изотопного обмена и соосаждения.
Метод применен при активационном определении натрия в магнии.
Например, при активационном определении цезия сечение захвата цезия-133 составляет 25 5 барн, дочерний изотоп цезий-134 имеет период полураспада 2 06 лет. Тогда предел обнаружения цезия при 30-ти суточном облучении в реакторе с той же плотностью потока нейтронов составит 1 4 1013 атомов или 3 10 - 9 г, что на два порядка меньше, чем у золота.
Приведенные данные относятся к активационным определениям с помощью нейтронного облучения в реакторе, приводящего к об-разованию короткоживущих изотопов.
Второе ограничение относится к активационному определению примесей с использованием - спектрометрического метода без разрушения образца в материалах, которые при активации дают чистые ( 5 - - излучатели. Тормозное излучение, возникающее при поглощении р - - излучения основы, создает сильные помехи для определения слабых у-активно-стей примесей. Поэтому в этом случае для получения более полных и точных результатов часто требуется удалить основное вещество химическими методами.

Ввиду сравнительно большой трудоемкости или продолжительности активационных определений настоящий метод в основном применяется там, где другие методы оказываются мало эффективными или вообще неприменимыми.
Естественно, что рещающую роль при активационном определении по короткоживущим изотопам играет сцинтилляционная у-спектрометрия.
В работе [370] подробно исследованы возможности и ограничения активационного определения ряда примесей в полупроводниковом кремнии с применением Y - cneKTP - метрии. Облученные образцы переносили в специальные алюминиевые стаканчики, причем монокристаллы кремния предварительно измельчали. Толщина стенок алюминиевых стаканчиков составляла 6 мм, что достаточно для полного поглощения р - - излучения Si31 и примесных радиоактивных изотопов. Стандарты определяемых элементов тоже переносили в алюминиевые стаканчики, в которые предварительно вносили такое же количество технического кремния, что и в образце.
В работах [48, 49, 380] была обоснована теоретически и экспериментально возможность активационного определения без разрушения образца ряда элементов в пробах горных пород и некоторых руд. Для облучения использовали РоВе-источник интенсивностью 108 нейтрон / се с. После облучения измеряли у-спектры образцов через определенные промежутки времени.
Следует отметить ряд работ Кайзеля и др. [262-264] по активационному определению различных примесей в алюминии. Характерно, что в этих работах использованы небольшие количества носителей ( 10 - 200 мкг) и измерены выделенные фракции на многоканальном гамма-спектрометре.
Борг [392] использовал метод р - у-совпадений для увеличения чувствительности активационного определения Мп56 в биологических материалах, содержащих обычно много натрия. Импульсы от бета-счетчика использовали для отпирания схемы пропускания гамма-спектрометра; в результате было получено повышение избирательности определения Мп56 примерно в 6 - 8 раз.
Это одна из самых быстрых радиохимических методик, примененных для активационного определения, а период полураспада, равный 2 мин, представляет нижнюю границу распространения радиохимического метода.
Сложность задачи заключалась в том, что необходимо было разработать методику активационного определения возможно большего числа элементов из одной навески образца ( - 1 г) с максимально возможной чувствительностью.
Если говорить об анализе методом отбора проб, то наиболее ярким примером может служить активационное определение кислорода в продуктах металлургического производства.
Суммируя вышесказанное, можно отметить, что разделение активированных элементов с помощью метода осаждения при интегральном ( 3-счете-длительный и трудоемкий процесс, который не позволяет реализовать максимальной чувствительности активационного определения элементов.
Другой способ - введение в анализируемый раствор перед разделением известного количества радиоактивного индикатора определяемого элемента с характеристиками распада, отличающимися от соответствующих характеристик радиоактивного изотопа, который используется для активационного определения. После радиохимического выделения, используя различие характеристик, по выходу радиоактивного индикатора определяют химический выход элемента.
Чувствительность всех рассмотренных методов анализа, даже с применением предварительного концентрирования, оказывается недостаточной для исследования веществ высокой чистоты, применяемых в полупроводниковой технике. Активационное определение следов примесей может быть осуществлено в двух вариантах: радиохимическом и спектрометрическом.
При активационном определении лютеция в иттербии и гольмия в диспрозии31 примеси предварительно концентрировали на колонке с гидрофобизи-рованным силикагелем, пропитанным ди - ( 2-этилгексил) - фосфорной кислотой.
Для средне - и долгоживущих радиоизотопов процессы облучения и измерения могут быть разделены достаточным промежутком времени, который может быть использован для транспортировки проб. Это позволяет проводить активационные определения в лабораториях, которые не располагают собственным мощным источником активирующего излучения.
Метод использован [16, 30] для определения Sc в железных метеоритах Сихотэ-Алинь [ ( 2 1 0 3) - 10 - 9 г / г ] и Арус [ ( 7 7 1 2) 10 - 9 г / г ], а также для анализа различных фаз каменных метеоритов. Нами разработан метод активационного определения элементов в растворах, селективно растворяющих различные мономинеральные фазы хонд-ритов. Проба хондритов облучалась в реакторе нейтронами, затем FeNi-фаза растворялась в растворе, содержащем СиС1а и КС1, FeS в бромной воде, оливин - в 6 М НС1; пироксены и плагиоклазы оставались в нерастворившемся остатке. Полученные растворы и остаток анализировались отдельно на содержание Sc, Се и Ей. Найдено, что нх содержание для светлой разновидности хондрита Кунашак убывает в последовательности: пироксен оливин FeS FeNi в соответствии с литофильным характером этих элементов. Полученные значения распространенностей Sc ( 0 7 мкг / г), Се ( 0 04 мкг / г) и Ей ( 0 09 мкг / г) являются до сих пор единственными для FeNi-фазы. В этих работах впервые обнаружено, что FeNi-фаза хондритов обогащена Pt, Sc, Eu и Се по сравнению с железными метеоритами.

Использование медленных нейтронов при активационном определении кислорода в металлах не приводит к успеху, так как в этом случае пригодный для измерений радиоактивный изотоп О19 ( период полураспада 27 сек. Кроме того, поперечное сечение реакции О18 ( л, у) О19 очень мало.
По химическому составу двуокись кремния состоит примерно из равных весовых количеств кремния и кислорода. Присутствие последнего практически не сказывается на ходе активационного определения примесей.
Рассмотренные выше метод осаждения, ионный обмен и экстракция относятся к основным методам химического разделения. Именно эти методы наиболее широко используются для проведения радиохимических разделений в ходе активационного определения широкого круга элементов. Однако помимо них в радиохимическом варианте активациопного анализа находят применение многие другие методы.
От правильного учета всех этих факторов зависит надежность оценки возможности проведения анализа в данных экспериментальных условиях и точная качественная и количественная интерпретация полученных данных. Поскольку эти вопросы имеют важное значение для правильного применения у-спектрометрического метода анализа при активационном определении элементов, то необходимо дать краткое изложение этих вопросов.
Пока что большинство из них лишь эпизодически привлекаются для решения сравнительно узких задач активационного анализа и поэтому здесь они условно отнесены к специальным методам радиохимического разделения. Такая роль этих методов вытекает либо из методических особенностей, которые затрудняют их применение в активационных определениях, либо из ограниченности аналитических возможностей. Некоторые из этих методов, хотя и являются перспективными, пока не получили широкого распространения.
Поскольку конечные продукты этих реакций радиоактивные, то вторичные реакции мешают определению малых количеств элементов, стоящих справа и слева от макрокомпонента A Z. Рикки и Дайер [197] нашли, что имеются 42 случая, когда эти реакции в заметной степени могут мешать активационному определению.
Однако более серьезный недостаток метода осаждения при использовании его для решения радиохимических задач - соосаждение вместе с определяемым элементом посторонних радиоактивных элементов. В весовом отношении количество соосадившегося элемента обычно ничтожно, однако он может при этом обладать достаточной активностью, чтобы исказить результаты активационного определения.
Погрешность уменьшается до 2 - 5 % при определении сравнительно высоких содержаний. Это подтверждается сопоставлением результатов активационных определений с данными других методов.
Ионы набирают энергию при многократном ускорении, двигаясь в постоянном магнитном поле в резонанс с переменным электрическим полем высокой частоты. Магнитное поле, в котором находится ускорительная камера, заставляет ионы двигаться по окружности, радиус которой тем больше, чем выше скорость ионов. Облучение на выведенном пучке больше подходит для активационных определений, поскольку при этом более просто решается проблема охлаждения, установки и извлечения проб в ходе анализа.
Изучение химического состава этих фракций имеет принципиально важное значение для познания генезиса метеоритного вещества. Нами [17] для этой цели применен инструментальный метод активационного определения Mg, A1, Fe, Mn, Ni, Co, Gr, Sc, Cl и Na в остатке, полученном после испарения на фильтровальной бумаге 100 мл водной вытяжки после 4-часовой обработки 10 - 100 г стружки железных метеоритов. Пробы облучали в течение 1 мин.
Такие схемы строятся на основе радиохимического разделения определяемых элементов на несколько групп, удобных для последующего спектрометрического анализа. При правильном выборе схемы радиохимического анализа и использования специфичных методов разделения оказывается возможным создание достаточно быстрых и экономичных аналитических методик для активационного определения большого числа элементов в самых разнообразных объектах.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11