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

Глава

11

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВАЦИОННЫХ МЕТОДОВ

§ 1. Чувствительность

Порог определения активационным методом. Рассмотрению чувствительности активационного анализа посвящено значи­ тельное число специальных и особенно прикладных исследова­ ний, в результате которых показана его принадлежность к са­ мым чувствительным методам современной аналитической хи­ мии. Однако требования науки и техники к определению крайне низких содержаний компонентов в различных объектах продол­ жают расти, что заставляет постоянно развивать техническую базу и совершенствовать методику уже существующих методов, а также искать принципиально новые способы анализа. Отсюда естественным образом вытекает необходимость рассмотрения до­ стигнутого уровня чувствительности наиболее перспективных активационных методов и возможных путей дальнейшего про­ гресса в этом направлении.

Процедура активационного определения четко распадается на две основные стадии: активацию и измерение. Поскольку они следуют друг за другом, выполняются с помощью специ­ альных устройств и в значительной степени определяются раз­ ными факторами, то их влияние на чувствительность определе­ ния можно рассматривать раздельно.

Стадия активации в общем виде может быть представлена следующей последовательностью процессов:

А(а, Ь) °А

Оа.

аь

СD

По этой схеме взаимодействие активирующего излучения с изотопом А определяемого элемента приводит к образованию аналитического радиоизотопа В, который в процессе радиоак­ тивного распада переходит в продукт Е. Кроме того, изотоп А может иметь несколько каналов ядерных реакций с образова­ нием ряда продуктов, объединенных под общим символом С.

271

С другой стороны, радиоизотоп В также может взаимодейство­ вать с активирующим излучением, давая продукт D. На прак­ тике сочетание различных процессов может быть и иным, но мы остановимся только на этом наиболее распространенном случае.

Максимальная чувствительность аналитической процедуры достигается тогда, когда обеспечиваются условия для перевода наибольшей доли ядер А в аналитически активное состояние [324]. Применительно к активационным методам эта доля, т. е. отношение Nr/Nao, в зависимости от ядернофизических констант и условий облучения меняется согласно соотношению:

где NB — число ядер В к моменту времени t0бЛ; NA0— исходное

простую форму, широко известную в виде уравнения активации

[уравнение (2.23)].

272

Т а б л и ц а 18

Некоторые предельные параметры активационных определений

Фо/Х

В табл. 18 суммированы предельные практически используе­ мые параметры для различных случаев активационного анали­ за. Из приведенных данных следует, что в большинстве акти­ вационных определений условия л » Ф а Лс и л ^ Ф ав реализу­ ются и при достижении насыщения имеет место равенство

Полученное соотношение показывает, что при однократном об­ лучении до насыщения в постоянном потоке доля аналитически активных ядер пропорциональна произведению параметров ис­ ходного и получающегося изотопов (стаТ1 /2 ). Это свидетельст­ вует о значительной роли сечения и периода полураспада в формировании чувствительности активационных методов.

Как отмечено выше (§ 4 гл. 4), особое место занимает об­ лучение в мощных потоках тепловых нейтронов изотопов с вы­ соким сечением активации, поскольку здесь для достаточно дол­ гоживущих радиоизотопов уже достигается условие Ай^Фстас или А^Фсгв. Тогда оптимальное время облучения нельзя опре­ делять на основе отмеченного выше простого правила и следует пользоваться уравнением (11.1). Видимо, интересно будет по­ ставить эту проблему в более общем плане, задавшись вопро­ сом, как повлияет на характеристики активационных методов значительное увеличение плотности потока активирующего из

273

повышение плотности потока активирующего излучения весьма благоприятно для аналитических характеристик любого акти­

ступных в настоящее время плотностей потоков на несколько порядков величины. С другой стороны, не следует забывать о пропорциональном росте активности основы, что может создать значительные затруднения при обработке облученной пробы.

Для облучений быстрыми нейтронами и жесткими квантами реально ожидать повышения предельных потоков на 1—2 поряд­ ка с соответствующим уменьшением порога определения. Од­ нако даже при более значительном увеличении плотности для этих методов будут сохраняться условия Я^>Ф0ас и >.3>ФавПри активации заряженными частицами чувствительность ме­ тода ограничивается не плотностью потока активирующего из­ лучения, а мощным выделением тепла в анализируемой пробе при облучении. Поэтому здесь дальнейший прогресс скорее бу­ дет связан с совершенствованием способов отвода тепла от пробы.

Что касается потоков тепловых нейтронов, то в перспективе

274