Astronet > Aktivacionnyi analiz

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Aktivacionnyi analiz

Metod opredeleniya sostava veshestva, osnovannyi na aktivacii atomnyh yader i issledovanii radioaktivnogo izlucheniya, voznikayushego vsledstvie izmeneniya nuklonnogo sostava ili energeticheskogo sostoyaniya yader. Aktivacionnyi analiz - naibolee rasprostranennyi yaderno-fizicheskii metod opredeleniya sostava veshestva. Vpervye predlozhen D.Heveshi (G.Hevesy) i G.Levi (Levi) (1936). Obrazec obluchaetsya potokom chastic ili gamma-kvantov (aktivaciya). V rezul'tate yadernyh reakcii chast' yader prevrashaetsya v radioaktivnye ili vozbuzhdennye. Identifikaciya elementov i kolichestvennyi analiz proizvodyatsya putem izmereniya intensivnosti i energii izluchenii, a takzhe po periodu poluraspada radioaktivnyh yader. T. k. v osnove aktivacionnogo analiza lezhat yadernye processy, to rezul'taty aktivacionnogo analiza ne zavisyat ot togo, v kakoe himicheskoe soedinenie vhodyat atomy opredelyaemyh elementov, no chuvstvitel'ny k izmeneniyu izotopnogo sostava elementov.

Kolichestvennoe opredelenie sostava veshestva pri aktivacionnom analize osnovano na tom, chto pri soblyudenii nekotoryh uslovii aktivnost' obrazovavshegosya radionuklida (analiticheskogo izotopa) proporcional'na kolichestvu yader ishodnogo nuklida opredelyaemogo elementa. Pri postoyannoi plotnosti potoka F aktiviruyushego izlucheniya i prenebrezhimo malom umen'shenii chisla n yader opredelyaemogo elementa za vremya oblucheniya aktivnost' A radionuklida v moment t posle konca oblucheniya ravna:

$A(t)=\xi n\sigma\Phi(1-e^{-\lambda t_{obl}})e^{-\lambda t}$ , (1)

gde $\sigma$ - sechenie reakcii, ispol'zuemoi dlya obrazovaniya analiticheskogo izotopa, $\xi$ - dolya ishodnogo izotopa v estestvennoi smesi izotopov, $\lambda$ - postoyannaya raspada analiticheskogo izotopa, t_obl - vremya oblucheniya obrazca. Otsyuda massa analiziruemogo elementa:

$m={\displaystyle M_n\over\displaystyle N_A}={\displaystyle MA(t)e^{\lambda t}\over\displaystyle N_A\xi\sigma\Phi(1-e^{-\lambda t_{obl}})}$ , (2)

gde M - atomnaya massa elementa, N_A - chislo Avogadro.

Tochnost' analizov, osnovannyh na (2), sostavlyaet 20-50%. Bolee rasprostranennym yavlyaetsya otnositel'nyi metod izmerenii, pri kotorom aktivnost' obrazca A_h sravnivaetsya s aktivnost'yu etalona A_E, soderzhashego izvestnoe kolichestvo opredelyaemogo elementa i obluchennogo v identichnyh usloviyah s obrazcom. Iskomaya velichina m_h nahoditsya (tochnost' 1-10%) iz sootnosheniya

$m_x=A_x m_e/A_e$ . (3)

Aktivacionnyi analiz podrazdelyaetsya po vidu aktiviruyushego izlucheniya na neitronno-aktivacionnyi analiz, gamma-aktivacionnyi analiz, analiz na zaryazhennyh chasticah (protonah, deitronah, al'fa-chasticah i tyazhelyh ionah). Naibolee rasprostraneny pervye dva metoda. Aktivacionnyi analiz na zaryazhennyh chasticah, v svyazi s ih malymi probegami v veshestve, ispol'zuetsya glavnym obrazom dlya analiza tonkih sloev i pri izuchenii poverhnostnyh yavlenii (adsorbcii i dr.).

Shirokoe rasprostranenie neitronno-aktivacionnogo analiza obuslovleno ego vysokoi chuvstvitel'nost'yu, svyazannoi s bol'shim secheniem reakcii zahvata yadrami teplovyh neitronov i nalichiem moshnyh istochnikov neitronov (yadernye reaktory, uskoriteli i dr.). Chuvstvitel'nost' (predel obnaruzheniya) bol'shinstva elementov pri ispol'zovanii neitronnyh potokov $\sim 10$ ¹³ sm^-2s^-1 sostavlyaet 10^-5-10^-10%. Predel obnaruzheniya $\sim 10$ ^-4-10^-6%, dostatochnyi dlya resheniya mnogih zadach, mozhet byt' poluchen pri ispol'zovanii ampul'nyh neitronnyh istochnikov (kalifornievogo, sur'myano-berillievogo). Analiz legkih elementov, ploho aktiviruyushihsya teplovymi neitronami (S, N, O), proizvoditsya s pomosh'yu bystryh neitronov, poluchaemyh na uskoritelyah i neitronnyh generatorah, a takzhe gamma-izlucheniya.

Dlya gamma-aktivacionnogo analiza ispol'zuetsya tormoznoe izluchenie vysokoi intensivnosti (10¹⁴-10¹⁵ kvant/s), poluchaemoe na elektronnyh uskoritelyah. Fotoyadernye reakcii pozvolyayut aktivirovat' prakticheski vse elementy periodicheskoi sistemy elementov s predelom obnaruzheniya $\sim$ 10^-4-10^-7 %.

Razlichayut tak nazyvaemyi instrumental'nyi aktivacionnyi analiz, sostoyashii v izmerenii aktivnosti obluchennogo obrazca (bez ego razrusheniya) metodami yadernoi spektrometrii, i bolee tochnyi aktivacionnyi analiz s ispol'zovaniem himicheskih reakcii dlya otdeleniya analiticheskih izotopov ot drugih yader, aktivnost' kotoryh prepyatstvuet izmereniyam. Izmerenie aktivnosti proizvoditsya s pomosh'yu detektorov chastic. Nailuchshie rezul'taty dayut gamma-spektrometry vysokogo razresheniya s ispol'zovaniem poluprovodnikovyh detektorov, obladayushih energeticheskim razresheniem do neskol'kih desyatyh dolei keV (ris.). Dlya analiza poluchennyh spektrov i obrabotki rezul'tatov izmerenii primenyayutsya mnogokanal'nye analizatory, mikroprocessory, EVM, pozvolyayushie v sovokupnosti s avtomaticheskoi sistemoi peremesheniya obrazcov polnost'yu avtomatizirovat' process (sm. Avtomatizaciya eksperimenta, Yadernaya elektronika).

Glavnye dostoinstva aktivacionnogo analiza: vozmozhnost' opredeleniya malyh soderzhanii elementov v razlichnyh ob'ektah i provedenie massovyh ekspressnyh analizov obrazcov. Aktivacionnyi analiz primenyaetsya dlya opredeleniya primesei v sverhchistyh materialah (v reaktorostroenii i elektronnoi promyshlennosti), soderzhaniya mikroelementov v biologicheskih ob'ektah pri ekologicheskih i medicinskih issledovaniyah, a takzhe v arheologii i kriminalistike. Aktivacionnyi analiz uspeshno ispol'zuetsya takzhe pri poiske poleznyh iskopaemyh, dlya kontrolya tehnologicheskih processov i kachestva vypuskaemoi produkcii.

"Fizicheskaya Enciklopediya"/Phys.Web.Ru
Glossarii Astronet.ru

L | R | A | B | V | G | D | E | Zh | Z | I | ' | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | Sh | E | Yu | Ya

Publikacii s klyuchevymi slovami: neitronnaya spektroskopiya - aktivacionnyi analiz Publikacii so slovami: neitronnaya spektroskopiya - aktivacionnyi analiz
Sm. takzhe: HEND - detektor neitronov vysokih energii na kosmicheskoi missii k planete Mars (2001 Mars-Odyssey) Oblako neitronov vokrug Marsa Odissei: Zaregistrirovany neitrony ot Marsa Novye tehnologii na bortu Odyssey-Mars-2001 Rossiiskii nauchnyi pribor Hend nachal rabotu na bortu amerikanskogo mezhplanetnogo apparata "2001 Mars Odissei"

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati