В.Б. Лукьянов - Радиоактивные индикаторы в химии (1133872), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Используя величину Rнаходим активность < 5 о т Со,исправленнуюнанеполнотуизвлечения:/ = /изм/R (столбец 6). Учитывая содержание кобальта в стандартном образце,по формуле (6.38) получаемтх = (5180/6300) 10 = 8,2 мкг.Другие варианты активационного анализа. Получил распространение и активационный анализ, основанный на ядерных реакциях,протекающих под действием ^-квантов (так называемый фотоактивационный анализ). Определение легких элементов, изотопы которыхплохо активируются нейтронами (углерод, азот, кислород), можетбыть проведено путем измерения излучения радионуклидов, образующихся в результате облучения у-квантами большой энергии ядерсоответственно 12 С, 14 N и 16 О. Так, например, с помощью (у, п) реакциив спектрально чистом алюминии можно определить 10~7% углерода.В ряде случаев удовлетворительные результаты дает также активационный анализ на заряженных частицах (протонах, дейтронах,ос-частицах и др.).
Например, с помощью ускоренных протонов удается определить до 10~7% бора в кремнии, 10~5% ниобия в тантале, ареакция 16 О (3Не, p)18mF служит для определения 5-10"6% кислородав металлах. Однако из-за низких эффективных сечений ядерныхреакций, отсутствия удобных источников облучения, возможностипротекания при облучении нескольких параллельных ядерных реакций и ряда других факторов этот метод активационного анализа неполучил такого широкого распространения, как нейтронный активационный анализ.Достоинства и недостатки активационного анализа. В настоящеевремя с помощью различных вариантов активационного анализа может быть выполнено определение практически всех элементов периодической системы.
Большое преимущество активационного анализасостоит в том, что его результаты связаны только со свойствами ядер• и не зависят от того, в какой химической форме находится анализируемый элемент. Различие в ядерных свойствах многих элементов,близких по химическим свойствам, позволяет относительно простопроводить их количественное определение в смесях, разделение которых обычными аналитическими методами связано с большими трудностями (сказанное справедливо, например, по отношению к такимпарам, как рубидий-—цезий, цирконий — гафний, ниобий — тантали т.
д.).Сочетание радиохимического и инструментального вариантов активационного анализа позволяет выполнять количественное определение в одной пробе нескольких десятков химических элементов привесьма низком содержании каждого из них. При этом очень существенно, что результаты активационного анализа не зависят от чистотыприменяемых реактивов.Возможность анализа образцов без разрушения позволяет применять инструментальный активационный анализ для контроля чистоты готовых изделий, в криминалистике, археологии и т. д.197Недостатки активационного анализа связаны с необходимостьюиспользовать дорогостоящее оборудование и соблюдать специальныемеры предосторожности.2.
Анализ по поглощению нейтроновПри облучении некоторых ядер, обладающих высоким сечениемзахвата нейтронов (например, лития, бора, кадмия, гадолиния), образуются стабильные нуклиды или радионуклиды с очень малым периодом полураспада. В таких случаях анализ проводят по поглощению нейтронов.Из формулы (1.66) видно, что ослабление потока нейтронов следует экспоненциальному закону. Логарифмируя (1.66), получим,(6.41)где Ф о — начальная плотность потока нейтронов; Ф^ — плотностьпотока нейтронов, прошедших через слой вещества толщиной /; о —эффективное сечение захвата нейтронов ядрами данного нуклида;п — число ядер нуклида, определяемого по поглощению нейтронов,которое содержится в 1 см3 мишени.Учитывая, что п — no/(Sl)> где п0 — общее число ядер данногонуклида (изотопа) в мишени; S — площадь мишени, запишемlg(<I)/AI>0)-=— 0f4343/2os/S.(6.42)Переходя далее от числа ядер изотопа п0 к массе т элемента, определяемого по поглощению нейтронов, имеемФ/6,02 • \0'2:imqilg— ^ — —0,4343— *8Фо100MS(6.43)где q — массовая доля, °о, поглощающего нейтроны изотопа вприродной смеси изотопов определяемого элемента; М — его молярная масса.Поскольку 0,4343 7— — к' — постоянная, переходим кг\оомвыражению= —k' (tn/S).(6.44)Таким образом, зависимость 1й(Ф//Фо) от m/S должна представлятьпрямую линию.
Если все мишени данной серии имеют одинаковыеплощади, то график функцииlg(<V<l>0) = - * ' " ,(6.45)также должен быть линейным.Отношение Ф Г Ф О можно найти путем прямого измерения величинФг и Ф о , например, с помощью счетчика нейтронов. Ослабление нейтронного пучка можно также измерить, сравнивая активность легкоактивируемого вещества (детектора) при непосредственном облучении(а0) и при облучении потоком, проходящим через слой анализируемоговещества (at). Согласно формуле (1.78) отношение возбужденной в де198текторе активности а к плотности потоканейтронов Ф зависит от свойств детектора ипродолжительности облучения. Поэтому дляданного детектора и при постоянном времени облучения\\3,6\\Аh-(6.46)бго/Фо --.
ai/Ф'.г/' **1•л: ***I1/гJ//\!**4#*Рис. 71. Схема блока для определения веществ по поглощениюнейтронов:1 — колодец для нейтронного источника; 2 — парафин; 3 — кювета для анализируемого вещества и детектора-А|•\поРис. 72. Зависимостьлогарифма скорости счета lg / от массы бора т вста ида рт и ыхобразцахНа основании полученного соотношения, а также учитывая связьмежду абсолютной и регистрируемой активностью (2.1), формулу(6.45) можно преобразовать к видуlg(////o) = — km.(6.47)В качестве детектора медленных нейтронов используют элементыс высоким сечением захвата нейтронов, дающие радионуклиды с удобными для измерения излучениями и периодами полураспада, напримердиспрозий (сечение захвата в расчете на элемент а э л ^ - 725-10" 2 8 м-),иридий (оэч • 388-10~28 м2), серебро ( а Э [ - 46-10" 2 8 м 2 ), марганец( а э л =--- 13-10" 28 м2) и др.Для проведения анализа по поглощению нейтронов часто применяют специальные кюветы (рис.
71). Во внутренний цилиндр кюветыпомещают детектор, а во внешний — анализируемое вещество илистандартный образец с известным содержанием данного элемента. Массу анализируемого элемента находят, пользуясь градуировочным полулогарифмическим графиком, полученным на основании измеренийактивности детекторов после облучения нейтронами проб с известнымсодержанием этого элемента.Пример 57.
Для определения бора по поглощению нейтронов анализируемый образец и серию стандартных образцов облучали в кювете,на внешней стороне которой укреплена фольга из диспрозия. Активности 1( ' 5 Dy, приведенныек одному времени, в зависимости от массы бора в полученных образцах, а также значения логарифмов регистрируемой активности облученных образцовlg / даны ниже:Масса бора, гО 0,5 0,81,5 2,3 3,2 4,1 5,0тхАктивность Dy /, имп/мин 9450 6660 5220 3610 2100 1190 700 380 1445lg /3,975 3,824 3,718 3,558 3,322 3,076 2,845 2,580 3,160199Рассчитаем массовую долю (в процентах) бора в анализируемой пробе, если массаее составляла 85 г.Строим график зависимости lg / от массы бора в стандартных образцах(рис. 72).
С помощью графика находим тх = 2,9. Массовая доля бора равна«/ = (2,9/85) 100 = 3,4 %.§ 5. АНАЛИЗ, ОСНОВАННЫЙРАССЕЯНИЯ 3-ИЗЛ УЧЕНИЯНА ЭФФЕКТЕОБРАТНОГОЭффекты, связанные с обратным рассеянием (3-излучения, позволяют в ряде случаев проводить экспресс-анализ некоторых материалов — горных пород, руд, сплавов, и т. д. Для выполнения анализаиспользуют внешний источник (i-частиц постоянной активности. Толщина анализируемого образца, на который падает излучение этогоисточника, должна быть не менее 0,5 Rmax данного (3-излучателя,чтобы обеспечить независимость эффекта обратного рассеяния от толщины образца.
При этом условии отношение числа частиц, отражаемых образцом в единицу времени, к числу частиц, падающих на образец в единицу времени (степень отражения ЛОтр)> и отношение максимальной энергии отраженных Ет^{отр) и падающих £тах(пад) частицследующим образом зависят от Z отражающего элемента:(6.48)Аотр =^max (отр)'(6.49)max (пад)iгде k' и k" — постоянные.Если образец состоит только из двух элементов или значение Zодного из элементов, входящих в состав образца, значительно больше3000"27000/*Рис. 73. Схема установки для анализа по обратномурассеянию (3-излучения200Рис.
74. Зависимость скорости счета отраженного Р-излучения от массовой доли вольфрама в образцахзначений Z, всех остальных элементов, то, основываясь на написанных формулах, можно проводить определение в образце более тяжелогоэлемента. При этом используется то обстоятельство, что доля отраженных р-частиц с энергией, близкой к Етах{07Р),повышается с увеличением содержания анализируемого элемента в образце.Схема возможной установки для проведения анализа показана нарис. 73. Исследуемый образец 1 помещен на шайбу из органическогостекла 2.
Источник (3-излучения 3 (например, (j0Sr -H)0Y, 204 Tl и др.)нанесен на свинцовую подложку 4, которая полностью поглощает (3излучение, испускаемое источником в сторону детектора 6. Междудетектором и источником расположен экран из алюминиевой фольги5, который поглощает ^-излучение низкой энергии.Пример 58. Для определения вольфрама в железе выполнены измерения^-излучения, отраженного от анализируемого образца и образцов с известнымсодержанием вольфрама.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
