ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Активационный анализ из "Радиоактивные индикаторы в химии основы метода Издание 2" Характеристика метода. Активационным анализом называют метод определения качественного или количественного состава ве-шества, основанный на специфичности свойств радиоактивных изотопов, образующихся в результате протекания ядерных реакций. Для проведения активационного анализа материал облучают нейтронами, у-квантами или заряженными частицами и измеряют излучение образовавшихся радиоактивных ядер. [c.222] Выполнение качественного активационного анализа связано с определением периодов полураспада Г1/2 полученных радиоактивных изотопов или с изучением вида и энергии излучения, испускаемого активированным образцом. После того как проведена идентификация радиоактивных изотопов, присутствующих в активированной мишени, необходимо выяснить, какая именно ядерная реакция при выбранном способе активирования приводит к получению найденных изотопов. Вообще говоря, к получению какого-либо радиоактивного изотопа может привести несколько ядерных реакций, в том числе и таких, которые протекают с изменением заряда ядра 2. Однако чаще всего к получению радиоактивного изотопа приводит какая-либо одна реакция, протекающая с участием определенного элемента. В таких случаях становится возможным определить и сам исходный элемент, а следовательно, установить, какие элементы входят в состав анализируемого материала. [c.222] Повышения избирательности активационного анализа можно добиться с помощью методов -спектроскопии. Используя различия Y-спектров радиоактивных изотопов, часто удается выделить спектральные линии изотопа, образовавшегося из элемента-примеси на фоне высокой у-активности элементов, составляющих основу. [c.224] несмотря на принятые меры, фон, обусловленный активацией основы, все-таки существенно превышает фон прибора, то минимальное количество определяемого элемента тщщ, которое может быть обнаружено методом активационного анализа, увеличивается (т. е. снижается чувствительность метода). Это связано с тем, что минимальное значение регистрируемой активности /min, которое может быть надежно измерено, зависит от уровня фона (обычно принимают, что /mm должно быть численно равно фону или, в крайнем случае, составлять не менее половины активности фона). [c.224] Количественный активационный анализ может быть выполнен абсолютным или относительным способом. В первом случае измеряют активность изотопа в образце / и по формуле, аналогичной (6.37), находят искомое количество облучаемого элемента т. Точность абсолютного метода невелика (20—50%), а выполнение его связано с рядом трудностей поэтому он не получил широкого распространения. [c.224] Радиохимический активационный анализ состоит в химическом разделении активированных элементов и определении активности каждого из них. Он пригоден для одновременного определения большого числа различных элементов, но требует много времени для выполнения химических операций и нахождения химического выхода анализируемых элементов. [c.225] Весьма перспективно комплексное использование радиохимического и у Спектроскопического методов. При этом анализируемый образец разделяется на ряд фракций, каждая из которых может содержать смесь двух-трех элементов, после чего анализ каждой фракции проводится методами у-спектроскопии. [c.225] Нейтронный активационный анализ. Благодаря тому, что ядра большинства изотопов легче всего активируются нейтронами (источники которых доступны, см. глава I, 4.3), нейтронный актива- ционный анализ получил наибольшее распространение по сравнению с активационным анализом на других ядерных частицах или у-квантах. Различия эффективных сечений отдельных изотопов в ядерных реакциях с нейтронами достигают 5 и более порядков. Чем больше различия эффективных сечений, тем более высокой специфичностью обладает нейтронный активационный анализ. [c.225] Пример 56. Определим чувствительность обнарулсения мышьяка в образце, если используется источник медленных нейтронов, дающий поток 10 - нейтронов/сж -сек, а минимальная активность, которую можно надежно измерить, равна 100 имп мин. Природный мышьяк состоит из единственного изотопа для которого сечение захвата медленных нейтронов составляет 4,2 барн. [c.225] На основании формулы (6.37) можно заключить, что одним из самых важных факторов, определяющих чувствительность нейтронного активационного анализа, является величина потока нейтронов Фо- Ампульные источники нейтронов (радий-бериллиевые, поло-ний-бериллиевые и др.) обеспечивают интегральные потоки нейтронов до 10 нейтронов/се/с. Нейтронные генераторы позволяют получать нейтроны с потоком до 10 нейтронов/сж -сек, ядерные реакторы — 10 2—юн нейтронов/сле .сек и выше. Наивысшая чувствительность нейтронного активационного анализа может быть достигнута с использованием ядерных реакторов. [c.225] Минимальная активность, которую можно надежно зарегистрировать, принята равной 30—60 имп1мин (над фоном) при коэффициенте регистрации ф = 0,1. Чувствительность определения каждого элемента характеризуется числом, помещенным справа от символа это число представляет собой отрицательный логарифм минимальной массы элемента (в граммах), которая может быть определена при указанных условиях. Так, например, чувствительность определения натрия при облучении в течение 6 мин равна Шт-т = 10 г, а — lgmmiIl=8, что и демонстрирует запись N3 в табл. 12. Курсивом выделены те элементы, минимально определяемая масса которых превышает 10 г. Элементы, отмеченные звездочкой, состоят исключительно из радиоактивных изотопов и могут быть определены по своей радиоактивности. [c.226] Пример 57. Требуется оценить возможность определения примесей натрия и кальция в неактивируемой основе путем нейтронного активационного анализа, если ориентировочное содержание примеси каждого элемента в облучаемом образце составляет 0 г. Облучение предполагается проводить на ядерном реакторе с потоком 10 2 нейтронов слА-сек в течение 30 дней. Коэффициент регистрации излучения примеси равен ф = 0,1, а /тш = 50 имп/мин. [c.226] Таким образом, при заданных условиях кальций практически не активируется. Определение кальция будет возможным, если увеличить по крайней мере на порядок поток нейтронов или массу анализируемой пробы. [c.229] Когда при облучении образца образуются несколько радиоактивных изотопов, характеризующихся заметно различающимися эффективными сечениями и периодами полураспада, проведение анализа можно упростить, изменяя продолжительность облучения и продолжительность выдержки образца между окончанием облучения и измерением активности. [c.229] Образующийся изотоп практически полностью распадется приблизительно через 20 мин. Поэтому измерение активности рекомендуется начинать через 20 мин после окончания облучения, когда в анализируемом образце останется только один радиоактивный изотоп Мп. [c.229] Поэтому нейтронные генераторы, с помощью которых получают потоки быстрых нейтронов, снабжают устройством пневматической доставки облученного образца к детектору. [c.229] Как уже говорилось, в некоторых случаях повышение чувствительности активационного анализа достигается при использовании радиохимических операций разделения элементов. При этом необходимо либо обеспечивать количественное выделение определяемого элемента, либо независимым путем устанавливать степень его извлечения. [c.229] После облучения образцы быстро растворяли н экстракцией отделяли кобальт от железа. Для определения фактора извлечения кобальта в органическую фазу к водным растворам перед экстракцией добавляли долгоживущий изотоп Со (E.. =1,17 Мэв и Еу= Ь,33 Мэв) с известной начальной активностью. Активность фракций, содержащих кобальт, измеряли на -спектрометре по линиям 59 кэв ( Со) и ,33 Мэв ( °Со). Результаты измерений Со приводили к одному времени. Полученные данные приведены в столбцах 2—4 табл. 14. Найдем массу кобальта в анализируемой пробе. [c.230] В ряде случаев удовлетворительные результаты дает также активационный анализ на заряженных частицах (протонах, дейтронах, а-частицах и др-)- Например, с помощью ускоренных протонов удается определить до бора в кремнии, 10 % ниобия в тантале, а реакция 0( Не, служит для определения 5-10 % кислорода в металлах. Однако из-за низких эффективных сечений ядерных реакций, отсутствия удобных источников облучения, возможности протекания при облучении нескольких параллельных ядерных реакций и ряда других факторов этот метод активационного анализа пока не получил такого широкого распространения, как нейтронный активационный анализ. [c.231] Достоинства и недостатки метода активационного анализа. В настоящее время с помощью различных вариантов активационного анализа может быть выполнено определение практически всех элементов периодической системы. Большое преимущество активационного анализа состоит 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 просто проводить их количественное определение в смесях, разделение которых обычными аналитическими методами связано с большими трудностями (сказанное справедливо, например, по отношению к таким парам, как рубидий — цезий, цирконий — гафний, ниобий — тантал и т. д.). [c.231] Вернуться к основной статье