Файл: Кузнецов, Р. А. Активационный анализ.pdf

облучении потоком нейтронов реактора, работающего в им­ пульсном или стационарном режиме (табл. 14).

В качестве детектора (З'-излучения служит люсит (72X72 мм) в форме цилиндра с углублением, в которое вводится облучен­ ная проба. Стенки углубления покрыты фильтром из алюминия, меди и полиэтилена, который поглощает все Р- -частицы с энер­ гией менее 3 Мэе. Импульсы от ФЭУ, который сочленен с люситом, поступают в многоканальный анализатор, работающий в режиме многоканального счетчика. При измерениях переклю­ чение каналов происходит через 0,4 сек, в результате в памяти многоканального анализатора фиксируется кривая распада ре­ гистрируемой активности, анализ которой позволяет выявить от­ дельные компоненты.

В использованной системе время транспортировки равно 0,6 сек. Даже с учетом этой задержки видно, что рассматривае­ мый метод очень благоприятен для определения лития, особен­ но при работе реактора в импульсном режиме. Однако для дру­ гих элементов получающаяся чувствительность много хуже. От­ носительное стандартное отклонение результатов при импульс­ ном режиме реактора составляет 2%.

§ 6. Метод треков деления

Прайс с сотр. [259] предложили метод определения деля­ щихся ядер по трекам, которые образуют продукты деления при движении в веществе. Первоначально этот метод разрабаты­ вался применительно к проблеме определения возраста по трекам

•спонтанного деления урана, но впоследствии получил широкое

215

распространение как исключительно чувствительный метод ко­ личественного определения ядер, способных к вынужденному делению.

Было показано, что продукты деления при движении в твер­ дых телах оставляют за собой узкую непрерывную область ра­ диационного разрушения (трек), которую можно сделать види­ мой путем избирательного химического травления. В качестве травящих агентов в зависимости от исследуемого объекта ис­ пользуют неорганические кислоты (HF, HN03, НС1 и др), ще­ лочи (NaOH и КОН) и некоторые другие реагенты [260—262]. Длительность травления находится в пределах от нескольких секунд до нескольких часов.

В процессе травления реагент проникает в разрушенную об­ ласть, растворяет вещество в ней и таким образом увеличи­ вает размеры начального трека до такой степени, что он ста­ новится видимым в оптический микроскоп. До травления треки можно наблюдать только с помощью электронного микроскопа, так как их размеры равны примерно 10 нм.

Треки деления после протравливания имеют ряд характер­ ных признаков, которые позволяют отличить их от дефектов и дислокаций в твердом теле. Прежде всего они имеют специфи­ ческую форму, которая зависит от исследуемого материала, хи­ мического реагента и времени травления. Как дополнительные факторы при идентификации могут выступать данные по глуби­ не треков, не превышающей 20 мкм, закономерности распреде­ ления подозрительных образований и высокотемпературному отжигу.

Определение формы треков после травления, подбор химиче­ ского реагента, его концентрации и длительности травления обычно проводят на детекторах, которые были подвергнуты об­ лучению продуктами деления 252 Cf. Можно прибегнуть также к делению урана, если облучить нейтронами детектор в контак­ те со слоем урана.

Для количественных определений этим методом проводят облучение пробы излучением (тепловые или быстрые нейтроны, жесткое тормозное излучение), которое вызывает деление ядер тяжелых элементов (U, Th и др.). Детектором индуцированных продуктов деления может служить как вещество пробы, так и подходящий материал, прикладываемый перед облучением к ее ровной поверхности. Второй способ практически оказался более удобен и поэтому получил более широкое распространение, де­ текторами при этом служат слюда, стекла и некоторые органи­ ческие полимерные материалы (лавсан, майлар и др.).

После травления подсчитывают число треков, приходящихся на единицу поверхности детектора. Тогда для облучения тепло­ выми нейтронами связь между концентрацией способных к деле­ нию ядер и плотностью треков имеет вид:

216

Глава

9

РАДИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

§ 1. Особенности и методика радиохимических разделений

Радиохимический вариант имеет важное значение для ак­ тивационного анализа в целом. Прежде всего радиохимические методы незаменимы в тех случаях, когда чисто инструменталь­ ный подход не дает удовлетворительного решения. Число таких случаев достаточно велико, и они крайне важны. Здесь, в пер­ вую очередь, можно отметить анализ проб с сильноактивирующейся основой. Радиохимические методы широко используются* когда требуются надежные определения при концентрациях* близких к предельной чувствительности активационного метода. Важную роль радиохимические методы играют при определе­ ниях, включающих большое число элементов. Радиохимическое выделение оказывается необходимым и при определении эле­ ментов, для которых избирательность инструментальных мето­ дов низка. Можно еще упомянуть применение химических мето­ дов в тех случаях, когда возникает необходимость предвари­ тельной подготовки пробы перед облучением (концентрирование* удаление нежелательных компонентов и т. д.). Наконец, к по­ мощи радиохимического метода часто еще прибегают, когда отсутствует необходимое ядернофизическое оборудование, кото­ рое достаточно дорого и сложно в эксплуатации.

Для радиохимических разделений используют обычные ме­ тоды аналитической химии. Однако выполнение радиохимиче­ ских разделений имеет некоторые особенности, которые выте­ кают главным образом из того факта, что носителем каче­ ственной и количественной информации служит активность ра­ диоизотопов. Поэтому добавление в разумных пределах ста­ бильных изотопов (а иногда и радиоактивных, но с другой схе­ мой распада) не влияет на результат конечного определения. Следовательно, путем введения носителя можно проводить раз­ деление в оптимальных концентрационных условиях, а по вы­ ходу носителя (индикатора) определять химический выход.

Обычно раствор носителей определяемых элементов добав­ ляют к анализируемой пробе перед ее разложением, которое выполняют каким-либо подходящим способом [265, 266J. В боль­ шинстве случаев для этого находят применение обработка раст­ ворами неорганических кислот или их смесью и сплавление с

218

солями щелочных элементов. На выбор методики разложения могут оказать влияние и особенности решаемой аналитической задачи (необходимость удаления основы на первой стадии, оп­ ределение летучих элементов и т. д.).

Для элементов, имеющих более чем одно стабильное валент­ ное состояние, необходимо создать условия, которые обеспечи­ вают полный химический обмен между введенным носителем и аналитическим радиоизотопом. В противном случае возможна значительная потеря активности и химический выход носителя не будет соответствовать выходу радиоизотопа. В конечном сче­ те это приведет к искажению результатов анализа.

Для обеспечения полного обмена между носителем и радио­ изотопом необходимо соблюдать несколько общих правил [116]:

1.Носители вводить до разложения пробы.

2.Носители должны быть в виде растворимого соединения, которое не осаждается реагентами, используемыми для разло­ жения пробы.

3.Когда возможно, проводить цикл окислительно-восстано­ вительных реакций.

4.Комплексообразующие реагенты, которые образуют устой­ чивые ковалентные связи с определяемыми элементами, должны отсутствовать в растворах, используемых на этой начальной стадии.

5.Исследовать возможные потери на этой стадии радиоизо­ топа путем улетучивания, образования коллоидов или любым другим путем.

Количества вводимых носителей зависят в основном от ме­

тодов разделения, которые используются в последующих ста­ диях. Если схема химического разделения предусматривает при­ менение метода осаждения, то количество носителя лежит в пределах 5—30 мг.

При многоэлементных схемах анализа часто нежелательно вводить носители всех элементов в полном количестве при разложении пробы, так как это может вызвать некоторые за­ труднения при выполнении отдельных начальных операций. В таких случаях сначала можно ввести носитель в количестве нескольких микрограммов с добавлением полного количества после завершения предварительных стадий.

Некоторые методы химического анализа позволяют прово­ дить разделение и радиохимическую очистку радиоизотопов в безносительном состоянии. К ним относятся экстракция, ионооб­ менная и экстракционная хроматография и некоторые другие методы. Разделение в безносительном состоянии имеет опреде­ ленные достоинства, основные из которых — небольшие объемы растворов, простота подготовки препаратов к измерению, воз­ можность приготовления тонких источников для спектроскопии слабо проникающих излучений и т. д. В результате уменьшают­ ся расход реактивов и затраты времени на проведение анализа.

219