В.Б. Лукьянов, С.С. Бердоносов, И.О. Богатырев, К.Б. Заборенко, Б.З. Иофа - Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода (1127003), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Заметим, чтопри расчете предела обнаружения часто полагают tl=oo,U = 0,что соответствует достижению максимальной активности к моментуокончания облучения. Минимальное значение регистрируемой активности /min, которое может быть надежно измерено, зависит отуровня фона. Обычно принимают, что / m i n должно быть численноравно фону или, в крайнем случае, составлять не менее половины активности фона.Естественно, что для определения следовых количеств примесейметодом активационного анализа желательно, чтобы материал (основа), в котором содержится примесь анализируемого элемента, не активировался или активировался в незначительной степени. Преждечем приступить к работе, рекомендуется предварительно рассчитатьвыход возможных реакций бомбардирующих частиц с ядрами всех нуклидов, присутствующих в образце.
В зависимости от результатов предварительной оценки выбирают такую продолжительность облучения,при которой основа активируется в наименьшей степени, либо выдерживают образцы после облучения в течение времени, достаточногодля снижения активности основы. Можно также использовать приизмерении поглотители, ослабляющие радиоактивное излучение основы.Повышения избирательности активационного анализа можно доспект0СК0ПИИбиться с помощью методов 7 "Р- Используя различия7-спектров радионуклидов, часто удается выделить спектральные линии нуклида, образовавшегося из элемента-примеси на фоне высокой^-активности элементов, составляющих основу мишени.Если, несмотря на принятые меры, фон, обусловленный активациейосновы, все-таки существенно превышает фон прибора, то минимальное содержание определяемого элемента /n min , которое может бытьобнаружено методом активационного анализа, увеличивается.Количественный активационный анализ обычно выполняют относительным способом, при котором вместе с анализируемым образцом в строго одинаковых условиях облучают еще один или несколько190образцов, содержание определяемого элемента в которых точно известно (стандартные образцы).
Если использовался только один стандартный образец, то содержание определяемого элемента в анализируемой пробе тх рассчитывают по формулетх = (1х/1с?)тст,(6.38)где 1Х и / с т — активности анализируемого и стандартного образцов;тСТ — содержание элемента в стандартном образце. При применениинескольких стандартных образцов сначала строят градуировочныйграфик зависимости активности образцов от содержания в них анализируемого элемента и по нему находят тх.Для определения качественного и количественного состава с помощью активашюнного анализа можно применять радиометрический(называемый также инструментальным) или радиохимический вариантыметода.
Инструментальный активационный анализ заключается висследовании излучения образовавшихся в мишени радионуклидов спомощью различной радиометрической аппаратуры. Наиболее эффективно при этом использование методов сцинтилляционной или полупроводниковой ^-спектроскопии (см. гл. II, § 4). Инструментальныйактивационный анализ проводится без разрушения образца, отличается экспрессностью, малой трудоемкостью и экономичностью, однако предел обнаружения в этом варианте метода часто выше, чемв радиохимическом варианте.Радиохимический активационный анализ включает химическоеразделение активированных элементов и измерение активности каждого из них.
Он пригоден для одновременного определения большогочисла различных элементов, но требует много времени для выполнения химических операций и нахождения химического выхода анализируемых элементов.Весьма перспективно комплексное использование радиохимического и ^-спектроскопического методов. При этом анализируемыйобразец разделяется на ряд фракций, каждая из которых может содержать смесь двух-трех элементов, после чего анализ каждой фракции проводится методами у-спектроскопии.Нейтронный активационный анализ. Поскольку ядра большинства нуклидов легче всего активируются нейтронами (источники которыхдоступны, см.
гл. I, § 4, 3), нейтронный активационный анализполучил наибольшее распространение по сравнению с активационным анализом на других ядерных частицах или у-квантах.Различия эффективных сечений отдельных нуклидов в ядерных реакциях с нейтронами достигают 5 порядков и более. Чем больше различия эффективных сечений, тем более высокой специфичностью обладает нейтронный активационный анализ.Пример 54. Определимпредел обнаружения мышьякав образце,если используется источник медленных нейтронов с плотностью потока12210 нейтронов/(см -с), а минимальная активность, которую можно надежноизмерить, равна ЮОимп/мин.
Природный мышьяк состоит из единственного нуклида 75 As, для которого сечение захвата медленных нейтронов составляет 4.2Х191282mmin =2427675XlOм = 4,2-10см . As, образующийся из As по реакции (п, у), имеетпериод полураспада Тх, = 1,15 сут. Коэффициент регистрации ф равен 0,08.Длительность облучения 24 ч, а промежуток времени между окончанием о б л учения и измерением активности составляет 30 мин.xПредварительно найдем значения величин (1—e~ *i) и е~м2.
Так какx•ti/Ti/n = 0,9, то на основании табл. П.З (1—e~ *i) = 0,45. Аналогично определив, что / 2 /7\/ = = 0,02, находим е~^2= 0,99. Дальнейший расчет проводим поформуле (6.37), причем активность выражаем в импульсах в секунду. В итогеимеем6 0# o o s.1Q12100. 4 j 2 . 10_24 . 0 > 4 5 . 0,99Ш0_751006,02 • 1023""9= 1,4 • Ю- г.На основании формулы (6.37) можно заключить, что одним из важных факторов, определяющих чувствительность нейтронного активационного анализа, является плотность потока нейтронов Ф о . Ампульяые источники нейтронов (радий-бериллиевые, полоний-бериллиевыеи др.) обеспечивают интегральные потоки нейтронов до 107 нейтронов/с. Нейтронные генераторы позволяют получать нейтроны с плотностью потока до 1010 нейтронов/(см2-с), ядерные реакторы— 1012-—1014 нейтронов/(см2-с) и выше. Наиболее низкие пределы обнаружения для нейтронного активационного анализа могут быть достигнуты с использованием ядерных реакторов.В табл.
12 и 13 приведены значения пределов обнаружения длянейтронного активационного анализа, которые достигаются при облучении медленными нейтронами в ядерном реакторе с плотностью потока 1013 нейтронов/(см2-с) при времени облучения 6 мин (табл. 12)и 30 сут (табл. 13). При расчете значений, представленных в этихтаблицах, предполагалось, что измерения активности образцов проводятся на обычной радиометрической аппаратуре в момент окончания облучения.Минимальная активность, которую можно надежно зарегистрировать, принята равной 30—60 имп/мин (над фоном) при коэффициенте регистрации ф = 0,1. Предел обнаружения каждого элементахарактеризуется числом, помещенным справа от символа; это числопредставляет собой отрицательный логарифм минимальной массы элемента (в граммах), которая может быть определена при указанныхусловиях. Так, например, предел обнаружения натрия при облучениив течение 6 мин равен /nmin = Ю~8 г, a —lgmmm = 8, что и демонстрирует запись Na8 в табл.
12. Курсивом выделены те элементы,6минимально определяемая масса которых превышает 10~ г. Элементы,отмеченные звездочкой, состоят исключительно из радиоактивныхизотопов и могут быть определены по своей радиоактивности.Пользуясь табл. 12 и 13, можно оценить, какой вклад в общуюактивность мишени будет создавать активация присутствующих в нейэлементов, если состав мишени ориентировочно известен. Такиеоценки бывают очень полезны при разработке методик активационного анализа. Активность Ix м масса пгх определяемого элемента связа192ны с минимально обнаруживаемой активностью / m i n и массой тт\псоотношениемffn:Ifn(6.39)rniJ min= x/ x.5Полагая / m i n равным 50 имп/мин и тт[п = 10~ , где s — число,стоящее справа от химического символа элемента в табл.
12 и 13, наосновании (6.39) получаем50тV= 1£Г =5• 10 * + Чс-<6-40>/ х характеризует регистрируемую активность, даваемую т х г элемента, активированного в ядерном реакторе с плотностью потока1013 нейтронов/(см2-с), если коэффициент регистрации ср = 0,1 (притаких предположениях составлены табл. 12 и 13).Пример 55.
Требуется оценить возможность определения примесей натрияи кальция в неактивируемой основе путем нейтронного активационного анализа,если ориентировочное содержание примеси каждого элемента в облучаемом образце составляет 10~7 г. Облучение предполагается проводить на ядерном реакторе с плотностью потока Ю12 нейтронов/(см2-с) в течение 30 сут. Коэффициент регистрации излучения примеси равен ф — 0,1, a / m i n —- 50 имп/мин.В рассматриваемом случае продолжительность облучения /х, минимальнорегистрируемая активность / m i n и коэффициент регистрации ф соответствуютуказанным в табл. 13, а плотность потока нейтронов Ф о на порядок ниже. Еслибы Ф о также соответствовало значению, указанному в табл. 13, то на основанииэтой таблицы мы бы имели для Na s = 10,а для Са 5 = 7. Подставляя эти значения s, а также m N a = m C a — 10~7 в формулу (6.40), находим:/ N a (ф#=101>) = 5 • Ю 1 0 + 1 • 10"7 = 5 • 104 имп/мин;/Са(Фв==1015 ) = 5 • 10 7+1 • 10"7 = 5-10 имп/мин.Учитывая различие в плотности потоков нейтронов, полученные значенияследует уменьшить в 10 раз:/Na (Ф,=ю«) =5•103имп/мин;/ С а (фо=1012) = 5 имп/мин.Таким образом, при заданных условиях кальций практически не активируется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
