Л.Н. Комиссарова - Неорганическая и аналитическая химия Скандия (1110079), страница 96
Текст из файла (страница 96)
неоднородностью излучения, вызывающего побочные ядерные реакции, значительной продолжительностью «охлаждения» образцов и радиационной опасностью. Применительно к Зс метод НАА используется не только для анализа обычных и традиционных образцов (рул, горных пород, минералов, морской и другой воды, искусственных материалов, металлов, различных соединений), но и в космохимии для определения Зс в составе лунного грунта н метеоритов, в объектах археологии, биологии, медицины и криминалистики. При этом можно устанавливать не только содержание Зс, но и профиль распределения его микроколичеств в образце [436, 1440, 1639, 2746]. 12.1.
Изотопы скандия, их получение и регистрация З -излучения Идентификация н количественное определение Зс, как и многих других элементов, в метоле НАА основано на облучении исслелуемых образцов тепловыми нейтронами с последующим измерением активности радиоизотопов. Для определения Зс используются позокн от 10 до 10 н/см с, в качесзве их источников — нейтронные гснератон 2 ры, нейтронные размножители и атомные реакторы. Для созлания минимальных нейтронных потоков (0,75 10 н/см с) рекомендуется исполь- Ь 2 зовать СГ [204, 2302]. В методе медленных нейтронов в качестве источгц ника нейтронов могут использоваться ~'СГ н о'ВЬ вЂ” Ве [204].
Наиболее 12.1. Изотопы скандия, ик получение и регистрация 7-излучения 427 426 Глава !2. Активационный анализ часто применяются потоки 10, !0 и/см с при длительности облучец !3 2 ния от нескольких минут до 250 ч. Минимальная доза облучения достигнута потоком 10 н/см' с при длительности облучения 1 — 2 мин [2302], а максимальная — потоком 2.
10'» н/см' с при длительности 200 ч [868], В случае использования высокоэнергетических потоков наблюдаются радиационные эффекты в облучаемых образцах (особенно органической природы), которые могут вызывать значительные их изменения и приводят к погрешностям в количественной оценке Бс. Сечение единственного природного стабильного изотопа Бс со- 41 ставляет 27,2 бари.
При его облучении тепловыми нейтронами (Е„= 14,5 МэВ) протекает ядерная реакция одного типа (п,7), которая приводит к образованию ряда его искусственных радиоактивных изотопов ("Бс, ~'Бс, Бс, Я бе) [!038]. Из них для НАА наиболее удобен радиоизотоп ~'Бс (Тр = 83,8 дня) [1!32]. Его гамма-спектр имеет два сильных пика — 0,889 МэВ и 1,!20 МэВ (рис.!2).
Оба эти пика применяются для количественной оценки содержания скандия. Однако следует иметь в виду, что линия 0,889 МэВ расположена на крутом склоне комптоновского распределения, и при низких содержаниях Бс в образце это может затруднить точное определение уровня фона и привести к значительным погрешностям анализа. Мешаю1цие элементы при использовании этой линии: серебро (н" А8, Тцз — — 250 дн, линия — 0,885 МэВ) и европий ('з'Ец, Тц, =- 16 лет, линия — 0,893 МэВ). Определения по линии 1,!20 МэВ также достаточно селективны, но при невысоком энергетическом разрешении на нее частично накладываются линии цинка ('5кп, Т1П вЂ” — 245 дн, 1,!15 Мэй), тербия (" ТЬ, Т71 = 115,1 дн, 1,12! МэВ) [436].
Другой долгоживуший изотоп скандия Вс, который использует- 47 ся в НАА, имеет Тц, — — 3,4 дня, измерения выполняют по фотопику с энергией 1,6 МэВ. Определению мешает «г Г! (и, 2п) ~'Бс [223!]. Весьма перспективно использование короткоживушего изотопа (Тцз = 18,67 с, энергия аналитической линии 0,142 МэВ), Облучение образцов в этом случае проводится потоками тепловых нейтронов с обычно используемой для Яс интенсивностью 3,8 10 -2 1О н/см с, ~з но при краткой длительности их действия (5-15 с) [205, 386, 764, !657, 1731, 2045]. В случае потоков 100 и 1О' н/си' с она увеличивается до 30 с [1421] и 1 — 2 мин [2305], соответственно.
Для получения изотопа " Бс весьма эффективно применение растворных реакторов в импульсном режиме; они повышают чувствительность и улучшают избирательность по короткоживушим изотопам [1132[ Кроме того, использование короткоживушего изотопа скандия резко сокращает продолжительность анализа и позволяет избежать необходимость упаковки образцов перед анализом Была показана возможность применения экспрессного 7-актива1тионного анализа, В этом случае используется короткоживуший изотоп скандия Яс (Тцз = 3,92 ч, энергии аналитических линий 0,271 МэВ 1О 10 10 1О 10 0 100 200 300 400 500 Рис.
12. 7-спектр мбс- и '»8с-изотопов после облучения Са-Зс мишени тепловыми нейтронами!«охлаждение» вЂ” 71,7 ч) !2231). и 1,157 МэВ). Он образуется при активации высокоэнергетичными 7-фотонами с максимальной энергией 30 — 60 МэВ по реакции ~~бе(7, п) ИЯс [10, ! 768, 2466]. После облучения проб тепловыми нейтронами их большая активность обычно обусловлена присутствием ряда высокоактивных короткоживущих изотопов (Ха, К, Мп и др.), из них наибольший вклад дает радиоизотоп ~'Ха (Тц, — — 15 ч). Для снижения активности фона при работе с долгоживущим изотопом '~бе пробы выдерживают в течение определенного времени, т.
е. проводят «охлаждение», их активность снижается до 1 — 2 мКц, и работа с такими пробами не требует сложной защиты, В зависимости от качественного и количественного состава скандийсодержаших образцов длительность их «охлаждения» колеблется от 1 до 130 дней, наиболее часто принята продолжительность — 10 дней. После длительного «охлаждения» спектры образцов становятся более четкими и легче обрабатываются [156]. При выполнении анализа с использованием короткоживушего изотопа Бс используется быстродействующая транспортная система, позволяющая перемещать пробу от места облучения к детектору 7-спектрометра за 360 ш!0 мс, Регистрация активности получаемых в результате облучения пробы радиоизотопов осушествляется с помошью 7-спектров двух типов: сцинтилляционных, в которых детектором служит монокристалл Ха)(Т)), и полупроводниковых с»зе()л)-детектором и мультиканальным анализатором. Германиевые детекторы дают более хорошее энергетическое разрешение (на порядок выше.
чем сцинтилляционный спектрометр) 428 Глава 12. Акгивационный анализ 12.2. Подготовка образцов, проведение анализа, эталоны 429 и значительно больший объем информации, обработка которой может быть выполнена только с использованием ЭВМ. 12.2. Подготовка образцов, проведение анализа, эталоны, чувствительность и погрешность определения При выполнении НАА обычно нет необходимости проводить какую-либо специальную обработку образца.
Необходимыми операциями во всех случаях являются отбор пробы и упаковка ее для облучения. В ряде случаев, когда образец находится в твердом состоянии, необходимо его измельчение, и весьма редко для повышения содержания микроэлемента в образце перед облучением проводят концентрирование методом осаждения или экстракции [1782), Сведение к минимуму числа манипуляций с образцом перел облучением существенно уменьшает опасность его загрязнения, Масса твердой пробы определяется количеством имеющегося материала, предполагаемой концентрацией Бс в образце, величиной потока нейтронов, степенью его самоослабления и т.д. Обычно она колеблется от 1 — 50 мг при содержании 8с в образце ) 10 ~ % до 0,1 — 1,0 г, когда концентрация понижается до 10 з — 10 ~%.
Весьма редко в случае крайне малого содержания Вс, например, при анализе высокочистых материалов, масса пробы составляет 4 — 20 г [206, 293, 2006, 2089, 2290). В исключительных случаях при облучении слабым потоком нейтронов применяют навески 100-400 г [2302]. При анализе биологических обьектов, если образец представляет собой жидкость, то для уменьшения объема ее упаривают или часто растворитель улаляют полностью [16! 7, 17! 9, 27! 5).
В некоторых случаях раствор наносят на фильтр, сушат его и затем облучают [918], или применяют фильтрование с последующил1 облучением фильтров, на которых концентрируются примеси [2341). Объем отобранной пробы может колебаться от 100 мл [2342] до 10 л [2238] При анализе газообразных проб, например, загрязнений атмосферы, опрелеленный обьем газа (несколько десятков м ) пропускают через фильтр с известной площадью и фильтр подвергают облучению [524, 727, 1583, 1817). Пробы поме1цают в герметичные ампулы или пакетики из соответствующих материалов, в качестве которых используются кварц, полиэтилен, алюминий и кадмий. Послелний обычно служит фильтром при облучении сильным потоком тепловых нейтронов.
После этого их подвергают облучению и «охлаждению» (при использовании долгоживущего изотопа) в заданном режиме и проводят либо непосредственно измерение интенсивности полученного радиоактивного изотопа Бс на фоне излучения других присутствующих в образце радиоизотопов (нелеструктивный или инструментальный вариант), либо измерению предшествует протравленне образца для удаления поверхностных за1 рязнений или химическое отлеление изотопа бс от сопутствующих элементов (деструктивный или радиохимический вариант). Следует отметить, что для Вс чувствительность определения инструментальным методом (2,9 10 з%) примерно одинакова по сравнению с чувствительностью радиохимического варианта (3,! 10 ~%) [156].
1хак правило, в качестве эталонов используют образцы с точно известным количеством 8с, которые облучают одновременно с пробой. После облучения активность эталона и анализируемой пробы измеряют в одинаковых условиях. Такой метод значительно облегчает проведение активационного анализа и повышает точность определения. В качестве эталонов могут быть использованы Сц и Со [744, 1901).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
