Влияние адсорбционно-десорбционных процессов изучалось по характеру изменения во времени относительной интенсивно сти изотопических компонент линии Нр. Спектры регистриро вали фотоэлектрическим способом при спектральной ширине входной и выходной щелей 1,7 см~х (расстояние между компо
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нентами 7,3 см~х). Критерием |
пренебрежимо |
малой |
роли |
ад |
сорбционно-десорбционных |
процессов |
|
|
|
|
служило постоянство во времени относи |
|
|
|
|
тельной |
интенсивности |
изотопических |
|
|
|
|
компонент. |
во |
времени |
результаты |
|
|
|
|
Стабильные |
|
|
|
|
были получены в разрядных трубках |
|
|
|
|
объемом |
200 см3 |
при давлении 2,5 |
мм |
|
|
|
|
рт. ст. без предварительной тренировки. |
|
|
|
|
Однако следует заметить, что минималь |
|
|
|
|
ное |
количество |
газа |
(РѴ), |
обеспечива |
|
|
|
|
ющее |
постоянство |
h l Ы, |
зависит |
не |
|
|
|
|
только от конструкции разрядной трубки, |
|
|
|
|
но и |
от |
характеристик |
применяемого |
|
|
|
|
ВЧ-генератора и ряда других факторов. |
|
|
|
|
Для градуировки измерений |
|
были |
|
|
|
|
приготовлены смеси трития с водородом. |
|
|
|
|
Смеси готовили на специальной вакуум |
|
|
|
|
ной установке с отсчетом давлений сме |
Рис. |
1'2.7. |
Конструкция |
шиваемых |
компонентов |
по |
масляному |
манометру |
при постоянном |
объеме. |
Во |
разрядной |
трубки |
для |
возбуждения |
спектров |
всех случаях суммарное |
давление |
Дт+н |
водород-тритиевых сме |
было не менее 200 мм |
масл. |
ст. |
При |
|
сей. |
|
месь |
3Не |
в исходном |
тритии |
(продукт |
|
|
|
|
ß-распада трития) удаляли адсорбцией трития на металлическом уране и откачкой гелия. В результате измерений спектров при готовленных смесей найдено, что имеет место зависимость
Ін/ h = 0,96Сн/Ст-
Значение коэффициента при указанных условиях эксперимен тов почти целиком объясняется различием доплеровских ши рин изотопических компонент с учетом аппаратной функции регистрирующего прибора (расчетное значение поправочного коэффициента при спектральной ширине щелей 1,7 см~х равно
0,973).
Как было показано в предыдущем разделе, в случае ана лиза водород-тритиевых смесей можно ожидать значительно большего изотопического эффекта в интенсивностях аналити ческих линий. В связи с этим необходимо указать на следую щее. Диссоциация молекул водорода и трития при электронном ударе происходит через электронное состояние отталкивания ДД и, следовательно, изотопный эффект при диссоциации от
сутствует. Влияние процессов рекомбинации на стационарную концентрацию атомов Н и Т в значительной степени ослаблено
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наличием протока газа |
через |
зону |
возбуждения |
спектров. |
К тому же |
зависимость |
отношения |
/ц//т |
от |
скорости |
потока |
в данном случае должна быть |
более слабой, чем |
для паров |
воды, поскольку скорость рекомбинации |
молекул |
водорода |
почти на порядок меньше, чем молекул воды |
[203]. |
Заметим, |
что |
при |
возбуждении |
спектров водород-тритиевых |
смесей |
в трубках без балластной емкости |
[174] |
значение |
поправоч |
ного |
коэффициента 0,83 |
значительно |
больше |
отличалось |
от |
единицы. Надо также указать, ч*го изотопный эффект |
при |
ре |
комбинации зависит от степени диссоциации изотопных |
моле |
кул |
в разряде, уменьшаясь с увеличением |
последней |
[185]. |
Влияние реакций изотопного обмена было также в рассматри ваемом случае исключено, поскольку анализируемые пробы представляли собой уже статистически равновесную смесь изотопных молекул.
Общая погрешность метода, характеризующая точность определений изотопного состава, оценивалась по расхождению результатов измерений с данными по изотопному составу при
|
готовленных смесей. Эти данные |
приведены |
в табл. 12.7. |
|
Сравнение |
результатов анализа |
с расчетными данными |
Т а б л и ц а 12.7 |
|
|
|
Приготовлено, |
Давление в раз |
Измерено, |
Расхождение результатов |
|
абсолютное, |
|
ат. % Т |
рядной трубке, |
ат. % Т |
|
|
мм pm. cm. |
|
ат. % |
относительное, % |
|
9 7 , 9 |
2 , 5 |
9 7 , 9 |
0 , 0 |
0 , 0 |
|
8 5 , 5 |
2 , 5 |
8 5 , 2 |
+ 0 , 3 |
2 , 6 |
|
7 7 , 5 |
2 , 3 |
7 7 , 5 |
0 , 0 |
0 , 0 |
|
6 6 , 0 |
2 , 5 |
6 6 , 0 |
0 , 0 |
0 , 0 |
|
5 9 , 7 |
2 , 6 |
5 9 , 8 |
— 0 ,1 |
0 , 3 |
|
5 4 , 8 |
2 , 5 |
5 4 , 3 |
+ 0 , 5 |
1 ,4 |
|
4 8 , 8 |
2 , 6 |
4 9 , 2 |
— 0 , 4 |
1 0 |
|
4 4 , 5 |
2 , 5 |
4 4 ,1 |
+ 0 , 4 |
1,1 |
|
3 9 ,8 |
2 , 3 |
3 9 , 9 |
— 0 ,1 |
0 , 3 |
|
3 0 , 3 |
2 , 7 |
3 0 , 8 |
— 0 , 5 |
2 ,1 |
|
2 4 , 0 |
2 , 6 |
2 3 , 9 |
+ 0 , 1 |
0 , 5 |
|
1 8 ,8 |
2 , 5 |
2 0 , 0 |
— 1 ,2 |
6 , 4 |
|
1 2 ,9 |
2 , 5 |
1 2 ,6 |
+ 0 , 3 |
2 , 9 |
|
1 0 ,3 |
2 , 5 |
1 0 ,2 |
+ 0 , 1 |
1 ,2 |
Расхождение результатов в среднем составляет ±1,3% концентрации изотопа, присутствующего в меньшем количестве, и лишь в одном случае достигает 6,4%. Возможно, что в по
следнем случае была допущена грубая ошибка при приготов лении смеси.
Анализ лития с применением высокочастотного возбуждения спектров
В разд. 8.2 при обсуждении особенностей изотопного анализа лития но его атомному спектру отмечалось, что основные трудности безэталонного определения содержания изотопов связаны с самопоглощением ана литической линии >.= 6708 Â при возбуждении спектров в разряд ных трубках с полым катодом.
Ранее было показано [23], что ВЧ-разряд более предпочтителен. Поэтому представляло интерес опробовать этот способ возбуж дения спектров применительно к изотопному анализу лития. Ни же излагаются основные резуль таты сравнительного изучения характеристик ВЧ-разряда и разряда постоянного тока при одной и той же конструкции раз рядной трубки [24].
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструкция |
трубки |
(рис. |
|
|
|
|
|
|
1 2 .8 ) |
выбрана |
с |
тем |
расчетом, |
|
|
|
|
|
|
чтобы свести к минимуму |
коли |
|
|
|
|
|
|
чество |
металлических |
деталей и |
|
|
|
|
|
|
тем самым уменьшить |
их влия |
|
|
|
|
|
|
ние на параметры колебательно |
|
|
|
|
|
|
го контура |
ВЧ-генератора. |
Рав |
|
|
|
|
|
|
номерный |
поток |
инертного |
газа |
|
|
|
|
|
|
(аргона) через трубку создавался |
|
|
|
|
|
|
с помощью |
обычной |
проточной |
|
|
|
|
|
|
вакуумной |
системы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Как |
при питании |
разрядной |
|
|
|
|
|
|
трубки |
постоянным током, |
так |
|
|
|
|
|
|
и в случае ВЧ-разряда |
имеется |
Рис. 12.8. Конструкция раз |
оптимальное давление |
рабочего |
|
рядной трубки: |
|
газа, |
при |
котором яркость |
ли |
1 — трубки |
питания |
инертным |
газом; |
2 —поворотная |
призма; |
нии максимальна. |
Однако |
мак |
3 —окно; |
4 — шлиф |
с |
направ |
симум для |
ВЧ-разряда наблю |
ляющим |
патрубком; |
5 — съем |
ная |
часть |
трубки; 6 — дюрале |
дается |
при |
несколько |
меньшем |
вый |
стакан; 7 — коваровый ци |
линдр; |
8 — дьюар |
с |
жидким |
давлении, чем |
для тлеющего раз |
|
|
|
азотом. |
|
|
ряда постоянного тока. Это дав ление уменьшается с увеличением диаметра полости в электроде.
Оптимальные |
результаты были |
получены |
при давлении |
ар |
гона 1 , 5 мм рт. |
ст. и следующих |
размерах дюралевого стакана: |
внутреннем диаметре 3,5 мм и глубине. 30 мм. |
Те же условия, |
за |
исключением давления (2,4 мм рт. |
ст.), |
оказались оптимальными |
и для тлеющего разряда постоянного тока. |
|
Анализируемые пробы вводили в виде растворов иодида ли |
тия (0,65 |
мг Lx/мл) в количестве |
0,3 мл и высушивали |
под |
отражательной лампой, |
а затем в сушильном шкафу при тем |
пературе |
10° С. Трубку |
тренировали |
разрядом постоянного |
тока (30 |
ма). Для навески лития |
0 , 2 |
мг время тренировки |
со |
ставляет |
~ 1 5 мин. |
|
|
|
|
Рис. 12.9. Зависимость отношения интенсивностей |
сильной |
и |
сла |
бой компонент |
мультиплетной |
структуры |
от |
интегральной |
интен- |
|
сивности (/2 ) |
линии Lil |
|
О |
|
|
|
|
|
6708 А: |
|
|
|
|
/ — разряд постоянного тока; |
2 — ВЧ-разряд. |
|
|
|
Изотопическая |
структура |
линии |
|
л= 6708 |
А |
регистрирова |
лась стандартным интерферометром |
Фабри — Перо |
типа |
ИТ-28-30, скрещенным с зеркальным |
монохроматором. |
При |
менялись зеркала |
с алюминиевым |
покрытием |
(коэффициент |
отражения 82%)- Толщина промежуточного кольца 4 мм.
Спектры регистрировали фотоэлектрическим способом. Скани рование интерференционной картины относительно диафрагмы, выделяющей центральное пятно, осуществлялось изменением давления газа в барокамере, внутри которой устанавливался интерферометр.
Разряд постоянного тока и ВЧ-разряд можно сравнивать путем сопоставления интегральной интенсивности излучения линии при одинаковом самопоглощении в обоих типах разряда. В случае лития мерой самопоглощения служило отношение ин
|
|
|
|
|
|
|
тенсивностей компонент |
мультиплетного расщепления |
линии |
Lil 6708 А. Результаты таких измерений приведены на |
рис. 12.9. |
Несмотря |
на значительный разброс |
точек, |
зависимости |
для |
ВЧ-разряда |
и разряда |
постоянного |
тока |
существенно |
раз |
личны. В разряде постоянного тока самопоглощение даже |
при |
малых токах через трубку ( ~ 2 0 ма) |
значительно |
искажает |
отношение интенсивностей компонент. В ВЧ-разряде самопо глощение отсутствует в широком интервале изменений ин-