химический каталог




АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (радиоактивационный анализ), метод качественного и количественного элементного анализа вещества, основанный на активации ядер атомов и исследовании образовавшихся радиоактивных изотопов (радионуклидов). В-во облучают ядерными частицами (тепловыми или быстрыми нейтронами, протонами, дейтронами,частицами и т.д.) иликвантами. Затем определяют вид, т.е. порядковый номер и массовое число, образовавшихся радионуклидов по их периодам полураспада Т1/2 и энергиям излучения Е, которые табулированы. Поскольку ядерные реакции, приводящие к образованию тех или иных радионуклидов, обычно известны, можно установить, какие атомы были исходными.

Количеств. АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ а. основан на том, что активность образовавшегося радионуклида пропорциональна числу ядер исходного изотопа, участвовавшего в ядерной реакции. При так называемой абсолютном анализе измеряют активность радионуклида и рассчитывают исходное содержание определяемого элемента по формуле:

где т-масса определяемого элемента, г; N-измеренная скорость счета, имп/с; М-атомная масса определяемого элемента; Е-полная эффективность регистрации измерит, аппаратуры (отношение числа регистрируемых импульсов к числу актов радиоактивного распада); Ф-поток частиц иликвантов, облучающих образец, число частиц/см2*с; -сечение (вероятность) ядерной реакции, барны (10-24 см2);

-доля исследуемого нуклида в природные смеси;-постоянная распада (т.е. 1/Г1/2 образующегося радионуклида, с-1); t1 -время облучения образца, с; t2-время выдержки (время, прошедшее с момента окончания облучения до начала измерения активности образца), с.

Абс. метод характеризуется высокой погрешностью (относит. стандартное отклонение 0,4-0,6), что связано с неконтролируемыми колебаниями величины Ф, сложностью определения E, погрешностями табличных значений а и т.д. Поэтому обычно анализ выполняют относит. методом, основанным на сравнении активностей анализируемого образца и образцов сравнения с точно известным содержанием определяемых элементов. Облучение и измерение активности образцов проводят в одинаковых условиях.

Существуют два основные варианта АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗа. - инструментальный и радиохимический. Первый применяют при анализе веществ, которые либо слабо активируются, либо образуют короткоживущие радионуклиды. Анализируемый образец и образцы сравнения одновременно получают и затем обычно несколько раз измеряют (с помощью полупроводникового спектрометра высокого разрешения) и сопоставляют их спектры. При первом измерении идентифицируют и определяют содержание элементов, образующих короткоживущие радионуклиды, при втором-элементы, образующие радионуклиды с большим Т1/2, и т.д. Кроме того, последоват. измерениеспектров позволяет идентифицировать радионуклиды не только по энергиям испускаемыхквантов, но и по T1/2. Пример инструментального АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ а.-нейтронноактивационное определение примесей в Nb. Невысокий уровень активности радионуклидов, образующихся при облучении нейтронами, позволяет измерятьспектры уже через 5-7 ч после облучения. При первом измерении определяли радионуклиды с Т1/2 = 2-30 ч, например 56Mn, 65Ni, 24Na, 64Cu, l87W, при втором (через 3-4 сут после первого)-радионуклиды с Т1/2 от 25 сут до 5 лет, например 51Cr, 60Со, 59Fe. Если в Nb содержание примесей легкоактивирующихся элементов (Си, Na, Та, W) не превышает 10-5%, удается определить 30-35 элементов с пределами обнаружения 10-5 - 10-9%.

Осн. достоинства инструментального варианта: быстрота проведения, сравнительно небольшая трудоемкость, высокая информативность, возможность проводить анализ без разрушения образца и использовать радионуклиды с небольшими Т1/2 (от несколько минут до несколько секунд). Широкое использование электронно-вычислит. техники для оптимизации условий анализа и обработки спектрометрич. информации повысило точность и надежность метода и позволило создать полностью автоматизир. системы АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗа. Осн. недостаток инструментального варианта: невозможность анализировать сильно активируемые вещества, образующие долгоживущие радионуклиды.

В радиохимический варианте облученный образец растворяют, а затем отделяют от основы образовавшиеся радионуклиды определяемых элементов, обычно вместе с их изотопными носителями (неактивными изотопами), которые специально добавляют в раствор. Методы разделения-экстракция, хроматография, дистилляционные методы и др.; они позволяют получать препараты определяемых элементов радиохимический степени чистоты, активность которых можно измерять на полупроводниковом спектрометре. При доминирующем содержании одного или несколько элементов прямой гамма-спектральный анализ затруднен и необходимо эти радионуклиды разделять на группы, удобные для измеренияспектров. Для достижения особенно низких пределов обнаружения выделяют индивидуальные элементы.

Наиб. распространен нейтронно-активационный анализ, в котором исследуемое в-во облучают потоком тепловых нейтронов с энергией 0,025 эВ, т. к. сечения ядерных реакций (и,) в этом случае для большинства элементов на несколько порядков выше сечений др. ядерных реакций. Поток нейтронов из ядерных реакторов достигает 1013-1015 частиц/см2*с. Метод позволяет определять большинство элементов периодической системы начиная с Na с пределами обнаружения 10-4 - 10-12%, в том числе 53 элемента - с пределами обнаружения менее 10-6%. Однако определение с помошью активации тепловыми нейтронами легких элементов от Н до Ne, а также Mg, Al, Si, P и некоторых др. связано со значительной трудностями из-за небольших сечений ядерных реакций, слишком малых или слишком больших Т1/2 образующихся радионуклидов, низких энергий испускаемого, излучения или рентгеновского излучения. В этом случае используют нейтронно-активационный анализ на быстрых нейтронах (с энергией ~ 14 МэВ). Источник последних -нейтронный генератор. Сечение ядерных реакций на 3-4 порядка меньше, чем при активации тепловыми нейтронами. Однако быстрые нейтроны активируют легкие элементы - О, N, Si, F, Al, Mg и некоторые др., пределы обнаружения которых составляют 10-3 - 10-5%.

Предельно низкие концентрации (10-7 - 10-8%) О, С, N и В определяют путем активации образца ускоренными протонами иличастицами. Источник излучения в этом случае-циклотрон. При использовании для активации заряженных частиц можно определять в чистых веществах Са, Ti, V, Nb, Y с пределами обнаружения 10-5 - 10-7%.

Для определения газообразующих примесей (6, N, С) используют также активациюквантами (так называемой фотонейтронный анализ). Источник последних-линейные ускорители, микротроны и бетатроны. В этом случае предел обнаружения составляет 10-5 - 10-6%.

Достоинства АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗа.: высокая чувствительность, возможность в ряде случаев проводить определение без разрушения образца, высокая избирательность, возможность одновременного определения ряда примесей в одной навеске образца, отсутствие поправки контрольного опыта (т. к. все химический операции, в т.ч. травление образцов для удаления поверхностных загрязнений, проводят после облучения). Кроме того, при работе с короткоживущими радионуклидами анализ может быть выполнен быстро-в течение несколько минут. Недостатки метода: относительно малая доступность источников ядерных частиц или-квантов, возможность деструкции и даже разрушения образцов при облучении мощными потоками излучений, относит. сложность выполнения анализа, радиац. опасность.

Осн. области применения АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗа.: анализ особо чистых веществ, геол. объектов и объектов окружающей среды; экспрессный анализ металлов и сплавов в промышлености; определение содержания микроэлементов в крови, плазме, тканях животных и растений; судебно-мед. экспертиза. АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗа. впервые был проведен Д. Хевеши и Г. Леви в 1936 и АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ Гринбергом (1940).

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
ремонт холодильников обучение
напольная плитка cannes lila
курсы 1с 8 москва
реклама на машине

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)