Файл: Мюллер Г. Специальные методы анализа стабильных изотопов.pdf

'за 15 сек. В качестве приемника излучения при регистрации спектров использовали фотоэлектронный умножитель.

Проведение анализов в широком интервале концентраций изотопов лития основывалось на применении образцов сравне­ ния. Погрешность метода в интервале концентраций 1—90ат.% 6Li меньше ± 6 %. При анализах в интервале концентраций 40—

90 ат. % погрешность равна ±0,15—0,7%. Продолжительность анализа одной пробы, включая подготовку пробы и собственно измерения, составляет ~ 15 мин, если предварительно построена градуировочная кривая.

Бор

Согласно данным Мрозовского [76] и Бурке [77], единствен­ ной линией в спектре бора, которую можно использовать для изотопного анализа, является искровая линия ВІІ 3451 А. Изо­ топическое смещение в этой линии составляет 0,800 см~1. Мето­ дика изотопного анализа бора по линии В ІІ3451 А описана в работе [56]. Вследствие высокого потенциала ионизации бора (8,3 эв) возбуждение его искрового спектра в разрядной труб­ ке с полым катодом, охлаждаемой жидким азотом, наиболее целесообразно проводить в атмосфере гелия или пеона. Только в присутствии этих газов электронная температура разряда мо­ жет быть достаточно высокой, чтобы искровой спектр бора имел заметную интенсивность. Однако применение неона ослож­ няется из-за совпадения аналитической линии бора В ІІ3451 А с линией неона Nell 3450,8 А.

Анализируемую пробу вводили в полость алюминиевого по­ лого катода в виде водной суспензии аморфного бора с после­ дующим испарением воды. Оказалось, что интенсивность спек­ тра сильно зависит от чистоты газа-носителя разряда. Газ очи­ щался с помощью циркуляционной вакуумной системы и ловуш­ ки с активированным углем, охлаждаемой жидким азотом. Спектры возбуждали при сравнительно высокой силе анодного тока (200—400 ма).

Разрешение изотопической структуры линии осуществлялось с помощью интерферометра Фабри — Перо с толщиной проме­ жуточного кольца 3 мм, скрещенного со спектрографом Хильгера средней дисперсии. При выбранных условиях опыта наблю­ далось заметное взаимное наложение изотопических компонент линии, что приводило к искривлению градуировочных графиков в области малых содержаний одного из изотопов (< 30 ат. %),

154

пределах градуировочной кривой). В области примерно одина­ ковых содержаний обоих изотопов погрешность равна ± 2 %.

бый интерес для определений возраста различных геологиче­ ских объектов. Дело в том, что ß-распад 87 Rb, содержащегося

в горных породах, приводит к постепенному накоплению в них изотопа 8 7 Sr. Следовательно, зная изменение изотопного соста­

ва стронция по сравнению с его средним природным изотопным составом, а также общее содержание стронция в пробе, можно определить ее возраст [78]. Природное содержание изотопа 87Sr составляет 7,02%- Обстоятельством, облегчающим приме­ нение метода атомной спектроскопии для этих целей, является изменение содержания только нечетного изотопа 8 7 Sr, тогда

как содержание всех других изотопов стронция, имеющих чет­ ные массовые числа, остается неизменным.

В качестве аналитических линий для изотопного анализа стронция применялись линии Sri 6791 А [79] и SriI 4078 А [80, 81]. Изотопическая структура искровой линии SriI 4078 А такова, что смещение для четных изотопов 84 Sr, 86Sr и 88Sr

исключительно мало, однако сверхтонкое расщепление компо­ нент нечетного изотопа S7Sr относительно велико и легко может

разрешения структуры линии SrII 4078 А трехпризменный спект­ рограф в качестве прибора предварительной дисперсии и фото­ электрический регистрирующий интерферометр Фабри — Перо (см. также [83, 84]), пластины которого имели коэффициент отражения 0,86. Расстояние между пластинами интерферометра

порядков интерференции. Таким образом, регистрограмма со­

и8 8 Sr.

Вработе [80] спектры возбуждались в разрядной трубке с

полым катодом, охлаждаемым проточной водой, и аргоном в

155

часа) для достижения стационарных условий возбуждения спектров.

Время предварительной тренировки разрядной трубки можно значительно уменьшить, если пробу загружать в катод в виде металлического стронция, получаемого из различных его соеди­ нений методом высоковакуумной алюмотермии [81].

В случае анализа очень малых количеств проб ( ~ 5 0 мкг Sr) их можно также выпаривать из водных растворов солей SrCb и Sr(NC>3 )2 . Рекомендуется в этом случае применять

никелевый полый катод. Кроме того, было найдено целесооб­ разным охлаждать полый катод жидким азотом и применять в качестве газа-носителя неон вместо аргона. При этом силу тока через разрядную трубку стало возможным снизить до 10— 40 ма.

Погрешности, характеризующие достигнутую точность ре­ зультатов, в работе [80] составили ± 2 —3% в интервале кон­ центраций 15—30 ат. % 87Sr и ± 5 —7% при 7— 15 ат. % 8 7 Sr.

Оптимизация условий возбуждения спектров в работе [81] по­ зволила снизить погрешность для интервала концентраций 7— 15 ат. % 87Sr до ± 2 —3%. Затраты времени па один анализ со­ ставляют — 1,5 ч.

Свинец

Изотопный анализ свинца, особенно определение содержа­ ния изотопа 20 4 РЬ, применяется главным образом для определе­

ния абсолютного возраста геологических формаций [84, 85]. Развитию спектрального метода изотопного анализа свинца по­ священо много работ. В большинстве из них в качестве аналити­ ческой использовалась резонансная линия РЫ 4058 А, которая отличается от всех остальных линий значительно большей ин­ тенсивностью. Однако при ее применении необходимо прини­ мать все меры к снижению самопоглощения резонансного излу­ чения в источнике света.

Значительно меньшей интенсивностью обладает другая ли­ ния свинца РЫ 5201 Â. Сравнивая изотопическую структуру этих линий (табл. 8.4), можно видеть, что изотопическое сме­ щение между компонентами четных изотопов в обоих линиях примерно одинаково. Однако применение линии РЫ 5201 Â более предпочтительно, чем РЫ 4058 А, потому что в первом случае интервалы между всеми компонентами внутри линии, включая и компоненты нечетного изотопа 20 7 РЬ, примерно оди­

наковы. Благодаря этому при всех прочих равных эксперимен­ тальных условиях погрешность определения концентрации изо-

156

топа 207РЬ по линии РЫ 5201 Â составляет ±1,3%* [88], в то время как при анализе по линии РЫ 4058 Â погрешность возра­

состоит в том, что пробу в течение 4—6 ч прокаливают в квар­ цевом сосуде при температуре 1050° С в атмосфере водорода. Дистиллят свинца переводят в нитратную форму и осаждают из раствора в виде иодида [90]. Затем 2—5 мг РЫ2 переносят в полость катода. Спектры возбуждают при охлаждении раз­ рядной трубки проточной водой или жидким азотом. В качестве

сканировании спектров путем изменения давления газа между пластинами. А. Н. Зайдель с сотрудниками [89] применяли для этой цели специальную оптическую схему, детальное опи­ сание которой дано в работах [92, 93]. В качестве прибора пред­ варительной дисперсии использовался стеклянный призменный монохроматор с обратной линейной дисперсией 15 Â/мм в обла­

* Абсолютный изотопный анализ свинца проводился при глубоком ох­ лаждении разряда в полом катоде с применением интерферометра Фабри —

О

Перо, имеющего коэффициент отражения зеркал 0,97 в области 5200 А.

157