М.С. Милюкова, Н.И. Гусев, И.Г. Сентюрин, И.С. Скляренко - Аналитическая химия Плутония (1110081), страница 33
Текст из файла (страница 33)
После усиления импульсы разделяются по амплитуде и подсчитываются с помощью многоканальных электронных анализаторов импульсов. Для определения энергий а-частиц достаточно откалибровать прибор, пользуясь излучателями а-частиц известных энергий. По сравнению с пропорциональными счетчиками большую точность и разрешение по энергиям имеют ионизационные камеры.
Разрешающая способность в ионизационных камерах может достигать -05ей (полуширина пика), а точность измерения абсолютного значения энергии для средних энергий (около 0,01 Мэв) составляет 0,2%. Сцинтилляционные счетчики. Сцинтилляционные счетчики являются в настоящее время самыми распространенными приборами для измерения а-активности.
Их характеристики занимают промежуточное положение между воздушнымн плоско-параллельными ионизационными камерами и электронно-импульсными камерами, а также пропорциональными счетчиками. Сцинтилляционный детектор состоит из сцинтиллятора„в ко. тором возбуждение, вызванное заряженной частицей, превра, щается в кванты света, и фотоумножителя, преобразующего их в электрические импульсы большой величины. Чаще всего сцинтиллятор для а-счета представляет собой экран, покрытый сернистым цинком, активированным серебром. Толщина слоя Хп5(Ац) выбирается несколько больше длины пробега а-частиц, около 10 мг/см'.
При этом получают максимальный световой выход для а-частиц и наилучшую дискриминацию р-частиц, Наибольший геометрический коэффициент для сцинтилляционных счетчиков составляет 30 — 40'/,. Фон сцинтилляторов из сернистого цинка очень мал, вследствие небольшой поверхности и небольшой природной удельной активности. Обычное значение фона не превышает нескольких импульсов в час. Время высвечивания ХпЬ(АК) порядка 10 ' сек, обеспечивает измерение наибольшей а-активностн около !00000 раса/мин при допустимой 8-активности 1Оз — 10з раси/мин.
Просчеты для !000 ими(мин составляют меньше О,! %, Сцинтилляцнонные счетчики при бочьших и средних геометрических коэффициентах очень чувствительны к размеру и положению пробы. Счетчики необходимо предохранять от воздействия света. Для этого употребляют светонепроницаемые кассеты для смены проб или покрывают сцинтиллятор непрозрачной тонкой пленкой, например, алюминиевой фольгой толщиной 0,2 мг/см', Сцинтнлляционные счетчики требуют небольших усилителей, так как значительное усиление происходит в фотоумножителях.
Плато по усилению и напряжению фотоумножителя имеет наклон, который объясняется существованием заметного числа малых импульсов, даваемые сцинтиллятором. Эти импульсы возникают вследствие поликристалличностн Еп5 и недостаточной прозрачности его к собственному излучению. Наклон плато делает необходимым хорошую стабилизацию напряжения питания и коэффициента усиления. Различные помехи, шумы фотоумножителя дают импульсы малой величины, которые легко отделяются в электронном устройстве. Сернистый цинк обладает большим разбросом импульсов а-частиц по амплитуде и, следовательно, имеет плохое разрешение по энергиям.
Лучшие результаты для спектрометрии могут быть получены с тонкими слоями монокристаллнческих сцинтилляторов Ха.)(Т!) и Сз,)(Т1). В последнем случае достигнуто раз- решение по энергии а-частиц около 4% при хорошей линейности энергетического выхода. Некоторые сведения по сцинтилляпионной спектрометрии можно почерпнуть в работе [44].
Метод ядерных эмульсий. Некоторые примеры применения ядерных эмульсий были описаны выше при изложении методов приготовления препаратов. Из этих примеров следует, что ядерные эмульсии могут иметь существенные преимущества перед другими методами определения очень низких а-актив. настей. Метод ядерных эмульсий заключается в экспонировании проб на фотопластинки с ядерной эмульсией в течение определенного времени, проявления пластинок и подсчете числа треков с помощью микроскопа. Экспозицию производят или контактным методом, накладывая на эмульсию диски с а-препаратом, или пропитывая эмульсию раствором а-активного вещества. В первом случае, более распространенном, геометрия счета близка к 50%, во втором — к 100%.
Пробег а-частиц в эмульсии составляет от 16 до 40 мк, а для а-частиц Рп"' с энергией 5,15 Мэв — примерно 22 мк. Таким образом, при контактном способе экспонирования достаточна толщина эмульсии 25 мк. Пластинки имеют очень низкую чувствительность к свету и слабо ионизирующим частицам (электронам). Поэтому измерения а-частиц можно производить на фоне большого 6- н Т-излучения, если только оно не вызывает значительного общего помутнения эмульсии. Ядерные эмульсии имеют очень низкий собственный фон, принадлежащий в основном радиоактивным загрязнениям стекла и желатины.
Величина фона может быть менее 10 распадов в сутки с 1 см' поверхности. Фоновые треки в эмульсии уничтожают предварительным выдерживанием эмульсии при комнатной температуре над насыщенным паром 0,3%-ной перекиси водорода или просто воды. Высушиванне в течение 3 — 4 час. восстанавливает затем первоначальную чувствительность эмульсии. Предел обнаружения плутония составляет около 0,5 мк/мкг при времени экспозиции одна неделя и надежности 99%.
Для подсчета треков необходим высококачественный микро-. скоп с большим увеличением. Точность метода в лучшем случае составляет 3%. Селективность метода эмульсий может быть увеличена измерением пробегов а-частиц, ио энергетическое разрешение невелико и составляет 3 — 4%. Введение поправки на просчет импульсов Поправка на просчет может быть введена эмпирическим путем по кривой зависимости показаний прибора (и) от величины интенсивности излучения (й(). Если разрешающее время обозна- читы, то связь между и и АГ выражается уравнением: )уе — нт (! О) или приближенно при малом отличии и от ~Ч !т' = и + пзт (1!) По правилу нахождения максимума функции можно получить 1 ! имаком= н А! = — —.
(12) ит Для нахождения т источник большой интенсивности постепенно приближают к прибору до получения максимальной скорости счета пмакс, из которой уже и находят т по уравнению (12). Значение разрешающего времени позволяет вычислить величину просчетов по уравнению (10) или (11). Приближенное уравнение (11), в частности, показывает, что величина просчета, отнесенная к счету прибора, пропорциональна счету: Л~ — п Таким образом, если, например, при счете 1000 имп)мин величина просчета составляет 0,1%, то при уровне счета 5000 имп!мин просчет будет -0,5%. Применяют и другие методы определения разрешающего времени, например, метод двух источников, измеряемых отдельно и совместно.
Конкретные описания аппаратуры обычно прилагаются к самим приборам и нам нет необходимости останавливаться на них. Описания некоторых типов приборов имеются в литературе. Например, до сих пор широко распространенная установка для а-счета типа ДА описана в книге Баранова (!6, гл. 5). Описание некоторых современных типов приборов, в том числе и приборов для а-счета типа ПС-5М и АСУ, имеется в брошюре (95). КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ И СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Водные и органические растворы соединений плутония во всех валентных состояниях обладают специфической окраской. Все известные фотометрические методы определения плутония можно разделить на три группы. !.
Методы, основанные на цветных реакциях ионов плутония с неорганическими анионами и простейшими бесцветными н слабоокрашенными органическими реагентами. Иовы плутония в растворах имеют ряд полос оветопоглощения, причем некоторые из них специфичны только для определенного валентвого !49 состояния. Светопоглощение растворов плутония не изменяется в течение длительного времени при условии, конечно, сохранения данного валеитиого состояния.
Чувствительность методов пер|вой группы невысока и их аналитическое применение ограничивается определением миллиграммовых количеств элемента. 2. Методы, основанные на образовании виутрикомплексных соединений плутония с интенсивно окрашенными реагентами. Резкое различие в окраске реагеита и образующегося комплексного соединения объясняется перераспределением зарядов внутри молекулы реагента под действием катиона — комплексообразователя. Указанные методы являются наиболее чувствительными из всех химических методов определения плутония и позволяют определять доли миллиграмма плутония в литре раствора. Такие реагенты, как арсеназо 111 обладают довольно высокой избирательностью вследствие образования устойчивых комплексов, особенно с Рп ([У), в сильнокислых средах.
Как правило, комплексы плутония с азокрасителями типа арсеназо и торона имеют один максимум светопоглощения в области 550 — 600 ммк. 3. Методы, основанные на цветных твердофазных реакциях плутония с некоторыми органическими красителями. Образующиеся суспензии соединений отличаются по окраске от растворов самих красителей. Механизм этих реакций заключается в осаждении катиона тяжелого гидрофобного органического реагента аяионным комплексом плутония. Эти реакции обладают очень высокой чувствительностью и относительно хорошей избирательностью, так как реагент осаждает лишь элементы, которые в тех же условиях дают анионные комплексы.
Существенным недостатком этих методов является малая воспроизводи м ость. Измерение оветопоглощения растворов плутония обычно проводят при помощи фотоэлектрических приборов. Связь между светопоглошением раствора, концентрацией вещества и толщиной поглошающего слоя выражается равенством: га 0=16 — к.С 1, 7 где Й вЂ” оптическая плотность при длине волны Х; ус — интенсивность излучения, входящего в кювету; 1 — интенсивность излучения, !Трошедшего через раствор; С вЂ” концентрация поглощающего вещества, моль/л; ! — толщина поглошающего слоя, см; и — молярный коэффициент погашения, соответствующий оп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
