М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008) (1133848), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Используя программу обработки спектров, определяют истинную площадь пика полного поглощения энергии47Еγ=392 кэВ (If) и вычисляют активность 113mIn (а, следовательно, и 113Sn) в аликвотнойчасти раствора:IfAIn == ASn(6.3)0 ,64 ⋅ ε fПри расчете используют известное (полученное ранее) значение эффективности регистрации (εf) γ–квантов Еγ=392 кэВ. Вычисляют активность 113mIn во всем растворе.2. Выделение индия-113m из изотопного генератора.Выделение индия осуществляют реэкстракцией из бензольного раствора генератора раствором HI (6 моль/л). В этом случае коэффициенты распределения олова (DSn) ииндия (DIn) равны, соответственно, 130±5 и 0,003±0,0003.
Таким образом, одна реэкстракция позволяет практически полностью выделить113mIn из бензольного раствора.Для выделения индия к раствору генератора приливают равный объем 6М раствора HI, тщательно закрывают экстракционную пробирку пробкой, интенсивно встряхивают пробирку над кюветой (!) в течение 3÷5 минут. Фиксируют текущее времяначала встряхивания. Экстракционную пробирку устанавливают в штатив для расслоения фаз примерно на 15 мин. Отбирают в счетные пробирки или флаконы дозатором по 0,5 мл каждой фазы и маркируют образцы.3. Идентификация индия-113m. Определение периода полураспада. Определение выхода целевого продукта и его радиохимической чистоты.3.1.
Устанавливают пробирки в детекторы γ-спектрометра и получают примерно по20 спектров водной и органической фаз. Спектры набирают по 2 минуты с интервалом в 5 минут в течение 1,5÷2 часов (время начала измерения и его продолжительность точно фиксируются).3.2. По площади фотопика определяют активности 113mIn в водной и органическихфазах на момент каждого измерения (см.
п.1.2). По результатам измерения воднойфазы строят (в координатах lnAIn,t от t) график, иллюстрирующий распад выделенногодочернего изотопа (см. рис. 19 в учебнике [1]):A In, t = A In, o ⋅ exp(−λ ⋅ t )иln A In, t = ln A In, o − λ ⋅ t(6.4),где λ−постоянная распада индия-113m; t – время (мин.).По наклону прямой определяют период полураспада 113mIn.По результатам измерения органической фазы строят график, иллюстрирующий накопление дочернего 113mIn в материнском изотопе (см. рис. 24 в учебнике [1]):A In, t = A In, ∞ [1 − exp(−λ ⋅ t )](6.5),где AIn,∞ - равновесная активность 113mIn.Рассчитывают, согласно (6.2), активность 113mIn во всем объеме водной фазы на момент начала разделения и, сопоставляя ее с исходной активностью 113mIn в генераторе(см.
п.1.2), рассчитывают выход целевого продукта.4. Счетную пробирку с водной фазой и генератор сдают преподавателю.На следующем занятии набирают γ-спектр водного раствора в диапазоне 50÷500 кэВв течение ~ 30 мин. За время t=10 Т1/2(In), т.е. приблизительно за 17 часов, 113mIn распадается практически полностью. Поэтому появление в аппаратурном γ–спектре в дополнении к линии Еγ=255 кэВ (см. табл. 6.1) новых фотопиков будет указывать на наличие в препарате примесей. Если такие «посторонние» линии обнаружены, определяют соответствующую им энергию фотонов и идентифицируют примесные радионуклиды (см.
задачу 3). Рассчитывают активность примесных нуклидов и радиохимическую чистоту полученного препарата 113mIn.486.2. ГЕНЕРАТОР НЕПТУНИЯ-239Цель работыВыделение 239Np из экстракционного генератора 243Am−239Np. Идентификация 239Npметодом γ-спектрометрии. Определение выхода целевого продукта.Оборудование и материалыИзотопный генератор 243Am−239Np. Гамма-спектрометр с полупроводниковым детектором. Пробирки для измерения активности растворов.Экстракционные пробирки.
Концентрированная соляная кислота; пероксид водорода;экстрагент: 10%-ный раствор три-н-октиламина в толуоле (бензоле).Выполнение работыПеред проведением эксперимента проводится дополнительный инструктаж по работес радиоактивными веществами в открытом виде.1. Для гамма-спектрометрии исходного раствора, содержащего равновесную пару радионуклидов 243Am−239Np, используют спектрометр, калибровка которого по энергиии эффективности εf была проведена ранее (см. работу 3). Спектр фона для этого спектрометра должен быть получен до начала работы.В измерительные пробирки отбирают дозатором 2 мл исходного солянокислого раствора, набирают γ-спектр пробы в течение 1÷10 мин.(рис.
6.1.а). Длительность измерения определяется требуемой (как правило, 5%-ной) относительной погрешностьюопределения площади пика полного поглощения. Используя программу обработкиспектров, определяют истинную площадь If пика полного поглощения энергииЕγ=74,7 кэВ (243Am). Вычисляют, согласно (3.8) или (3.10), активность 243Am (а, следовательно, и 239Np) в 2 мл исходного раствора.
При расчете используют известное(для заданных условий измерения) значение эффективности εf для фотонов Еγ=74,7кэВ. По площади пиков полного поглощения 239Np (табл. 6.2) аналогичным способомопределяют активность дочернего нуклида в исходном растворе. Сопоставляют полученные результаты.Таблица 6.2.239243Наиболее интенсивные рентгеновские и γ–линии Np и Am239243NpAmEi, кэВpi,%Ei, кэВpi,%(*)99,614,074,768,2(*)103,822,5106,127,2(*)117,08,4(*)120,73,2(*)– характеристическое рентгеновское излучение2.
Выделение нептуния-239 из раствора.2.1. Предварительно окисляют Np(V) до Np(VI), добавляя в исходный раствор несколько капель 30% пероксида водорода.2.2. Экстрагент предварительно насыщают хлороводородом, встряхивая его с равнымобъемом концентрированной соляной кислоты в течение 1 мин. Для выделения неп49туния к 2 мл исходного раствора приливают 2 мл экстрагента, закрывают экстракционную пробирку и аккуратно встряхивают ее над кюветой в течение 3÷5 минут.2.3. Экстракционную пробирку устанавливают в штатив примерно на 5÷10 мин.
(расслоение фаз). Отделяют органическую фазу, содержащую 239Np, и промывают ееконцентрированной соляной кислотой (2 мл) для удаления следов 243Am.2.4. Из очищенной органической фазы реэкстрагируют 239Np равным объемом воды.Отбирают в счетные пробирки 2 мл этой водной фазы.3. Идентификация нептуния-239. Определение выхода целевого продукта.Устанавливают счетные пробирки на детектор γ-спектрометра и получают спектрводной фазы (рис.
6.1.б). По площади пиков полного поглощения спектра определяютактивность 239Np (см. пункт 1). Делают заключение о полноте разделения радионуклидов (наличие или отсутствие линии 74,7 кэВ материнского нуклида 243Am в воднойвытяжке). По результатам измерений активности 239Np в исходном растворе и в водной фазе определяют выход целевого продукта.Рис. 6.1. Гамма-спектры: а – равновесная смесь 243Am – 239Np, б – препарат 239Np50РАБОТА 7. РАДИОХРОМАТОГРАФИЯ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИАМИНОКИСЛОТ В ИХ СМЕСИОрганические вещества, меченные радионуклидами, широко используются в химических и биохимических исследованиях. В этом случае, измеряя радиоактивностьмеченого соединения, можно контролировать его концентрацию в системах сложногохимического состава без проведения трудоемких процедур выделения и анализа. Однако если в исследуемой системе происходят химические или ферментативные реакции, а исследователя интересует, какие вещества и в каком количестве образуются, топеред измерением радиоактивности возникает необходимость разделения меченыхкомпонентов.
В настоящее время для этого используют различные варианты хроматографии в комплексе с современным радиометрическим оборудованием. Тонкослойнаяхроматография (ТСХ) является экспрессным и простым методом разделения веществ.Специальные сканирующие устройства, например «БетаХром», с маленькой ширинойзоны регистрации детектора (1-2 мм) позволяют с высокой точностью определять радиоактивность веществ даже с близкими значениями Rf.Регистрация радиоактивности с помощью сканера «БетаХром»Прибор «БетаХром» представляет собой сканирующее устройство, позволяющееопределять распределение радиоактивности на хроматографических пластинках, укоторых сорбент нанесен на гибкую алюминиевую или полимерную подложку. Пластинка пропитывается жидким сцинтилляционным составом, закрепляется на барабане диаметром 20 см, который помещают в регистрационную камеру прибора.Работа сканера основана на регистрации квантов света, испускаемых сцинтиллятором под действием ионизирующего излучения, с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).
В верхней части камеры напротив хроматографической полоски находится узкая щель шириной 1 мм. Через эту щель световое излучение попадает на фотокатод ФЭУ. Во время работы прибора барабан вращается, и таким образом можноопределить распределение радиоактивности по пластинке с разрешением около 1 мм.В приборе использована схема усиления сигнала одного ФЭУ. В отличие от реализуемой в современных жидкостных сцинтилляционных спектрометрах схемы совпадений импульсов, поступающих от двух ФЭУ, в этом случае регистрируется суммарный сигнал, который пропорционален интенсивности светового потока, падающегона ФЭУ.
Схема регистрации излучения с помощью одного ФЭУ ухудшает счетныехарактеристики прибора, однако проще в исполнении и уменьшает его стоимость.Аналоговый сигнал на выходе прибора преобразуется в цифровой с помощью АЦП изаписывается в виде файла в компьютере. С помощью программ обработки хроматографических данных рассчитывают площади соответствующих пиков. По результатам измерений соединений с известной радиоактивностью вычисляют калибровочныекоэффициенты, которые используют для определения абсолютной активности веществ, разделяемых с помощью ТСХ.Передняя панель сканера «БетаХром» изображена на рис. 7.1.
В центральной частинаходится камера (1), в которую помещают барабан с хроматографической пластинкой. Крышка камеры закрывается и фиксируется винтом (2). Прибор включается спомощью тумблера (3). Внимание! Высокое напряжение на ФЭУ подают с помощью тумблера (4) только при закрытой крышке камеры.51873Рис. 7.1. Сканер радиоактивности«БетаХром»: 1- камера для сканирования пластинок, 2 – фиксирующийвинт крышки камеры, 3 – сетевойтумблер, 4 – тумблер подачи высокого напряжения, 5 – кнопка«старт», 6 – кнопка «стоп», 7 – регулировка тока выходящего сигнала, 8– переключатель интенсивностисигнала.41256Через 1-2 минуты запускают вращение барабана (кнопка 5).
Одновременно запускается программа Power Graph, которая фиксирует поступающий со сканера сигнал,выводит на экран график зависимости уровня сигнала от времени и проводит обработку данных. После появления на экране монитора панели управления программыPower Graph запускают регистрацию сигнала нажатием кнопки «Старт» компьютерной мышкой и устанавливают соответствующие диапазоны демонстрации зависимости интенсивности сигнала от времени сканирования на экране монитора. В даннойработе амплитуда сигнала обычно находится в диапазоне от 1 до 5 мВ, а время сканирования составляет от 3 до 5 минут.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
