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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 173

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

тегральной интенсивности. При этом для навески лития 0,2 мг можно проводить измерения при яркости разряда в 17 раз большей, чем в разряде постоянного тока. Это позволяет пол­ ностью устранить погрешности измерений, обусловленные шу­ мами регистрирующей аппаратуры (шумы ФЭУ). Кроме того, отсутствие самопоглощения позволяет повысить надеж­ ность анализа и отказаться от применения образцов срав­ нения.

Рис. 12.10. Регистрограммы

линии ЫІ 6708 А:

а — разряд постоянного тока;

б — ВЧ-разряд.

Другой иллюстрацией различий самопоглощения в ВЧ-раз- ряде и разряде постоянного тока могут служить регистрограм­

мы линии LiI 6708 Ä, записанные при

одинаковых световых

потоках

для

разряда

постоянного

тока

и

ВЧ-разряда

(рис. 12.10). Как видно из

рисунка, при прочих равных усло­

виях самопоглощение в разряде постоянного

тока

настолько

велико, что проявляется даже обращение отдельных

компонент.

В ВЧ-разряде

в этих условиях также

наблюдается

самопо­

глощение,

но

в значительно меньшей

степени,

чем

в раз­

ряде постоянного тока.

Были определены изотопные составы пяти образцов с раз­ личным содержанием 6 Li. Параллельно анализ тех же образ­

цов выполнялся масс-спектрометрическим методом. Изотопный состав рассчитывали из соотношения

C-JC, = / 7/2/„

где Ст, Сб — содержание изотопов 7Li и 6 Ы; • 17, / 6 — интенсив­

ности изотопических компонент линии. Интенсивность компонент отсчитывали от минимума сигнала между соседними порядками интерференции. Полученные результаты приведены в табл. 12.8.

351


Результаты изотопного анализа иодидов лития

Т а б л и ц а

12.8

 

 

Содержание 6Li, ат. % , опре-

Содержание ßLi, ат. %, оп­

Средняя квадратическая по­

делено масс-спектрометри-

ределено спектральным ме­

грешность единичного изме­

ческим методом

тодом (5=0,95)

рения, ат. %

 

4,0

4 ,06± 0 ,15

±0,26

 

32,1

32,1 + 0,20

+ 0,35

 

52.0

52,1+0,23

+ 0,39

 

78,7

78,8 + 0,24

±0,42

 

90.0

90,0 + 0,21

±0,36

 

Результаты спектрального анализа усреднены по четырем ■навескам для одного и того же образца. В каждом опыте про­ водилось 1 2 16 последовательных записей структуры аналити­

ческой линии. Конечная погрешность указана для доверитель­ ной вероятности 0,95. Средняя квадратическая погрешность единичного измерения в пределах одного опыта, характеризую­

щая воспроизводимость результатов, приведена в последнем столбце таблицы.

Анализ бора по компонентам ротационной структуры в электронно-колебательных спектрах

В гл. 9 уже были рассмотрены различные варианты опреде­ ления изотопного состава бора по эмиссионным спектрам ато­ мов и борсодержащих молекул, в том числе и методика ана­ лиза элементарного бора по компонентам вращательной струк­

туры в электронно-колебательном спектре молекулы

ВО

[204].

Позднее эта

методика была

распространена

на определение

изотопного состава бора в некоторых

борсодержащих

соеди­

нениях [205].

Ниже излагаются основные полученные резуль­

таты.

 

 

 

 

 

r

J

Б о р н а я

к иі е л о та

и

б о р н ы й

а н г и д р и д .

Непо­

средственно

перед анализом пробы обезвоживались путем про­

грева при 250° С в течение

10

мин. По

охлаждении

в эксика­

торе навеску

анализируемого

образца

50—60

мг

загружали

в канал угольного электрода диаметром 4 мм и глубиной 8 мм.

ь начальный период горения дуги кипение пробы происходит очень бурно, наблюдается ее вспенивание над торцом рабочего электрода в виде «шапки». Поэтому в начальный период меж-

электродныи промежуток регулировался от

руки, так чтобы

верхняя часть «шапки» не соприкасалась

с

контрэлектродом,

упусти Ш— 15 сек разряд стабилизируется

и

горит спокойно,

ь этот момент аналитический промежуток устанавливался по теневой проекции равным З м и в дальнейшем поддерживался постоянным. Экспозиция 2 мин при силе тока дуги 5 — 1 0 а до­

статочна для получения спектрограмм нормальной плотности.

352


К а р б и д бора , г е к с а б о р и д

б е р и л л и я и

м е т а ­

б о р а т лития. Для определения

изотопного состава

бора

в карбиде бора, гексабориде бериллия и метаборате лития на­

веску пробы

~ 3 0 мг

загружали

в канал угольного электрода

диаметром 2,5 мм и глубиной 5

мм.

Толщина стенок

канала

составляла 0,3—0,4

мм.

Спектры

фотографировали

после

30-секундного

предварительного

обжига с временем

экспози­

ции 2 мин. Сила тока дуги

10 а.

 

 

 

 

 

 

r

5f

 

 

 

 

 

 

 

к3

 

 

8,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ 7,0

 

 

 

 

 

10в

 

 

 

 

 

 

 

I 6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I 5,0

 

 

 

 

 

f

l

 

 

 

 

 

 

 

! , »

 

 

I

? I

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

 

X

 

 

 

 

 

1вВ

 

 

 

 

ЛJ

 

\

 

 

 

 

 

Л

 

 

I

1,0W

,

1Г Ч 7

 

 

 

VY

 

 

1,0

V

/

 

\

2

 

 

и 3

_

_ I_ _

 

0,1

0,1

0,3

0,0

0,5

0,7

 

 

О

0,5

0,8

0,9

1,0

1,1

мм

 

Рис.

12.11.

Микрофотограммы

аналитических

 

линий 10В16О

и

 

ИВ160

для

образцов

с содержанием

10В 83,3

 

(1),

 

51,2

(2)

и

 

 

 

 

 

19,2 (3) ат. %.

 

 

 

 

 

 

 

Д о д е к а б о р и д

а л юм и н и я .

Навеску

пробы

10— 15 мг

плотно набивали в канал угольного электрода диаметром 2,5 мм

и глубиной 5 мм. Толщина стенок канала равна 0,7 мм.

Сила

тока дуги 10 а, экспозиция 90 сек.

На один участок

фотоплас­

тинки снимали спектры от двух электродов.

2460,59 А и

Регистрограммы аналитических

линий ПВІ60

10В 16О 2460,81 А приведены на рис.

12.11, градуировочные

гра­

фики, полученные при съемке спектров образцов сравнения пе­

речисленных соединений

на спектрографе ДФС-13 с решеткой

1 2 0 0 штрих/мм в первом

порядке при обратной дисперсии при­

бора 2 А/мм, — на рис. 12.12. Смещение графиков в зависимости от типа анализируемого вещества, по-видимому, обусловлено различной интенсивностью сплошного спектра в области ана­ литических линий при съемке спектров проб с различными основами. Это обстоятельство требует при проведении анализа применять образцы сравнения того же химического состава, что и анализируемые пробы.

23 Г. Мюллер и др.

353


Представление о точности и воспроизводимости результа­ тов анализа дает табл. 12.9, где указаны средняя квадратиче­ ская погрешность единичного измерения, вычисленная из 25 регистрограмм на пяти фотопластинках для каждого образца, и результаты параллельных определений изотопного состава од-

 

Рис.

1 2 .1 2 . Градуировочные

графики для

изотопного

 

анализа борсодержащих соединений

(у — тангенс

угла

 

 

 

наклона

графика).

 

 

Воспроизводимость и точность результатов изотопного

Т а б л и ц а 12.9

 

 

анализа борсодержащих соединений

 

 

 

 

 

 

Спектральный анализ

 

Масс-спектрометрический метод

Образец

содержание 10В,

квадратическая

 

 

 

погрешность еди­

содержание

а0В,

расхождение,

 

 

 

ат. %

ничного измере­

ат. %

 

ат. %

 

 

 

ния,

%

 

 

 

В4С

 

19,1

5 , 3

 

1 9 ,2

 

— 0,1

ВеВ6

 

1 9 ,4

6 , 2

 

1 9 ,0

 

+ 0 , 4

ВеВ6

 

8 1 , 6

1,7

 

8 1 , 9

 

— 0 , 3

А1В12

 

1 8 ,9

5 , 8

 

1 8 ,7

 

+ 0 , 2

А ІВ і 2

 

7 8 ,3

1 ,9

 

7 8 , 5

 

— 0 , 2

Н3 ВО3

 

1 9 ,7

5 , 4

 

1 9 ,2

 

+ 0 , 5

B2 Ü3

 

1 8 ,6

5 , 2

 

1 9 ,2

 

— 0 , 6

в 2о 3

 

8 3 , 7

1 ,6

 

8 3 , 6

 

+0 ,1

354


них и тех же образцов спектральным и масс-спектрометрическим методами.

Из таблицы видно, что точность определения изотопного со­ става борсодержащих соединений сравнима с точностью опре­ делений изотопного состава элементарного бора и практиче­ ски одна и та же методика пригодна для выполнения изотоп­ ного анализа различных веществ.

Анализ углерода

(І2С — 14С) в радиоактивных

препаратах

В литературе описаны методики изотопного

анализа ста­

бильного углерода

[206] и кислорода [207, 208]

по электронно­

колебательному спектру молекулы СО, возбуждаемому в ВЧразряде. Аналогичная схема анализа может быть использована и для определения изотопного состава углерода в препаратах, меченных долгоживущим радиоактивным изотопом 14С [24, 209].

Для возбуждения спектров применялись герметичные раз­ рядные трубки с балластной емкостью (см. рис. 12.8). Измене­ ние состава газовой фазы под действием ВЧ-разряда прояв­ ляется в значительно меньшей степени, чем для смесей водо­ род— тритий. Однако при неудачном выборе рабочего давления этот эффект может заметным образом сказываться на величине измеренного отношения интенсивностей кантов изотопных полос 12С|60 4123,6 А и І4 С160 4140,2 Â. Стабильные во времени ре­ зультаты были получены при давлении газа в трубке ~ 1 мм

рт. ст. Влияние давления на измеряемое отношение интенсивно­ стей кантов помимо адсорбционно-десорбционных процессов связано также с изменением структуры фона в области анали­ тических полос (рис. 12.13). Спектр СО в области 4110—4160 А

довольно

сложен.

Наибольшее влияние оказывает полоса СО

4124,8 А,

налагающаяся на кант полосы 12С160.

Кроме

того,

при наличии в пробе азота появляется полоса молекулы N2 с

кантом при 4141,8

А, полностью

маскирующая

кант

полосы

14С,6 0 . Остальные

полосы или

мало интенсивны,

или

имеют

благоприятное оттенение, не мешающее измерению интенсив­ ности кантов аналитической полосы.

Анализируемыми пробами служили образцы СО, С 0 2 и кар­ бонат бария ВаСОз. В последнем случае выделение двуокиси С 0 2 проводилось с помощью хлорной кислоты по реакции

2НС104 + ВаС03 = С02 + Ва (СЮ4 ) 2 + Н20 .

Процедура подготовки и заполнения разрядных трубок ана­ логична описанной выше. Спектры регистрировались фото­ электрическим способом. Вид градуировочного графика приве­ ден на рис. 12.14.

Точность метода оценивалась по способу наименьших квад­ ратов, исходя из отклонений точек на графике от прямой ли­ нии:

у — --}—Ь.

23* 355