|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Активационный анализ | Активационный анализ (далее А) метод определения качественного и количественного состава вещества, основанный на активации ядер и измерении их радиоактивного излучения. Впервые применен венгерскими химиками Д. Хевеши и Г. Леви в 1936. При проведении А исследуемый материал в течение некоторого времени облучают (активируют) ядерными частицами (нейтроны, протоны, дейтроны, a-частицы и т. д.) или жесткими g-лучами, а затем с помощью специальной аппаратуры определяют вид и активность каждого из образующихся радиоактивных изотопов. Каждый радиоактивный изотоп обладает своими, свойственными только ему одному, характеристиками: периодом полураспада Т1/2 и энергией излучения Еизл, которые никогда не совпадают с аналогичными характеристиками др. изотопов; эти характеристики собраны в таблицы. Поэтому, если определить вид излучения и измерить Еизл и (или) Т1/2 изотопов, присутствующих в активированном образце, то по таблицам можно провести их идентификацию (т. е. установить порядковый номер и массовое число). Ядерные реакции, которые при выбранном способе активирования приводят к образованию тех или иных радиоактивных изотопов, обычно хорошо известны, и с их помощью легко найти, из каких исходных изотопов образовались обнаруженные в активированном образце радиоактивные изотопы, т. е. определить исходный состав исследуемого материала.
Для проведения количественного А используют то обстоятельство, что активность радиоактивного изотопа после облучения образца пропорциональна числу ядер исходного изотопа, участвовавшего в ядерной реакции. Количественный А может быть выполнен абсолютным или относительным способом. В первом случае измеряют абсолютную активность изотопа и, зная факторы, от которых зависит ее значение, — время облучения, число активирующих частиц, проходящих через образец в единицу времени, эффективное сечение ядерной реакции (оно характеризует вероятность протекания ядерной реакции), изотопный состав элемента, Т1/2 образующегося радиоактивного элемента и время, прошедшее после прекращения облучения до момента измерения активности, — рассчитывают исходное содержание анализируемого элемента. Точность абсолютного метода невелика (20—50% ), а выполнение его связано с рядом трудностей, поэтому он не получил широкого распространения. Во 2-м случае вместе с исследуемым образцом в строго идентичных условиях облучают специально приготовленный эталон или серию эталонов, содержание определяемого элемента в которых точно известно. Далее сравнивают активность образца с активностями эталонов и, учитывая, что количество радиоактивных образующихся при облучении, пропорционально содержанию исследуемого элемента, находят требуемое значение (при использовании серии эталонов определение обычно ведут по кривой зависимости активности от содержания анализируемого элемента). Если таким путем необходимо определить в образце содержание нескольких элементов, то сравнивают активность каждого из активированных в образце изотопов с активностями соответствующих эталонов.
Для определения качественного и количественного состава с помощью А можно применять инструментальный или радиохимический метод. Инструментальный А заключается в исследовании излучения образовавшихся радиоактивных изотопов с помощью радиотехнической аппаратуры, обычно с использованием сцинтилляционных датчиков. Он проводится без разрушения образца, отличается экспрессностью, малой трудоемкостью и экономичностью, но чувствительность его часто ниже, чем радиохимического метода. Радиохимический А состоит в разделении активированных элементов и определении активности каждого из них. Он пригоден для одновременного определения большого числа различных элементов, но требует больших затрат времени на выполнение операций.
Из-за того, что ядра многих изотопов легче всего активируются нейтронами, источники которых достаточно разнообразны и доступны, а А на нейтронах обладает высокой чувствительностью, нейтронный А получил наибольшее распространение по сравнению с А на др. ядерных частицах или g-лучах. Различия эффективных сечений отдельных изотопов в ядерных реакциях с нейтронами достигают сотен тысяч раз и более, поэтому нейтронный А обладает высокой специфичностью. С помощью нейтронного А определяют следовые количества примеси в материалах, используемых в реакторо- и ракетостроении (например,10-4% в в полупроводниковой технике (чувствительность нейтронного А на присутствие которого в транзисторах должно быть строго ограничено, достигает 10-10 — 10-11 г) и т. д. Нейтронный А пригоден для определения таких редких элементов, как при содержании до 10-9 — 10-10% и (до 10-5 — 10-6% ).
Пример: определение с помощью нейтронного А процентного содержания в сплаве. Природный состоит только из одного изотопа 56, а — только из изотопа 27. При облучении нейтронами эти изотопы дают соответственно b-активные 57 с Т1/2 = 2,58 ч. и 28 с Т1/2 = 2,3 мин. Из-за малости Т1/2 28 практически нацело распадается через 15—20 мин после прекращения облучения, и активность сплава будет определяться присутствием в нем 57. Если одновременно с анализируемым образцом провести в строго аналогичных условиях активирование ряда эталонов, процентное содержание в которых известно, а затем измерить активность эталонов и исследуемого сплава, которую они будут иметь через определенный промежуток времени после облучения, то, построив кривую зависимости активности от процентного содержания в сплавах, легко по активности анализируемого сплава найти требуемую величину. Чувствительность определения будет тем выше, чем больше используемый нейтронный поток и эффективность измерения активности на аппаратуре.
Распространение получил и А, основанный на ядерных реакциях, протекающих под действием g-излучения. Так, измеряя поток нейтронов, испускаемых анализируемым образцом после облучения его g-лучами, удается определить присутствие 10-4% бериллия в пробе массой 100 г. Определение легких элементов, изотопы которых плохо активируются нейтронами ( может быть проведено путем измерения излучения изотопов, образующихся в результате облучения жесткими g-лучами ядер соответственно 12, 14 и 16. А на заряженных ядерных частицах (протоны, дейтроны, (a-частицы и др.) также дает в ряде случаев удовлетворительные результаты. Например, с помощью ускоренных протонов удается определить до 10-7% бора в 10-5% в и т. д. Однако из-за отсутствия удобных источников излучений и ряда др. факторов этот метод А пока не получил такого широкого распространения, как нейтронный А
Большое преимущество любого вида А — отсутствие опасности загрязнения анализируемого вещества примесями, содержащимися в реактивах. Возможность анализа образцов без разрушения позволяет использовать А для контроля чистоты готовых изделий, в криминалистике, археологии и т. д. Недостатки А связаны главным образом с тем, что не все элементы хорошо активируются, и с необходимостью использовать дорогостоящее оборудование и соблюдать специальные меры предосторожности.
Лит.: Тейлор Д., Нейтронное излучение и активационный анализ, пер. с англ., М., 1965; Плаксин И. Н., Старчик Л. П., Ядерно-физические методы контроля вещественного состава. Ядерные реакции и активационный анализ, М., 1966; Кузнецов Р. А., А, М., 1967.
С. С. Бердоносов. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
