Методы анализа основанные на радиоактивности

курсовая работа

6. Метод активационного анализа

Особое место в аналитической химии занимает активационный анализ. Этот метод определения качественного и количественного составов вещества, основанный на образовании радионуклидов в результате протекания ядерных реакций.

При активационном анализе образцы исследуемого вещества подвергаются обучению либо заряженными частицами, либо нейтронами или г-квантами, в результате чего стабильные изотопы превращаются в радиоактивные. В зависимости от типа облучения различают нейтронный, протонный и фотоактивационный анализ.

Выполнение качественного активационного анализа основано на идентификации полученных нуклидов по их периодам полураспада, по типу и энергии излучения или по возможным ядерным реакциям.

При количественном активационном анализе измеряют активности полученных изотопов и, зная удельные активности, находят количество определяемых элементов. Активирование зависит от энергии бомбардирующих частиц или г-квантов, от эффективного сечения ядерной реакции и от содержания определяемого изотопа в образце. Активность облученных образцов также зависит от периодов полураспада полученных радиоактивных изотопов, от продолжительности облучения и времени, прошедшего с момента окончания облучения. Зная эти величины и измеряя радиоактивность образца, можно рассчитать количество определяемого элемента, пользуясь формулой

(16)

где А - массовое число активируемого изотопа;

Ф - поток бомбардирующих частиц (частиц ? см-2 ? с-1);

у - эффективное сечение ядерной реакции (см2 ? частиц -1);

q - относительное содержание активируемого изотопа в природной смеси;

t1 - продолжительность облучения;

t2 - время между облучением и измерением активности образца.

Чаще всего определение количества элемента производят не по расчетным методам, а сравнением активности образца с активностью эталона. В этом случае вместе с анализируемым образцом облучают один или несколько образцов, содержание определяемого элемента в которых точно известно (стандартные образцы). Если использовался только один стандартный образец, то количество определяемого элемента в анализируемой пробе mx рассчитывают по формуле

(17)

где IХ и Iст - измеряемые активности анализируемого и стандартного образцов;

mст - количество анализируемого элемента в стандартном образце. При облучении серии стандартных образцов сначала строят градуировочный график и по нему определяют mx.

Таблица 3. Чувствительность нейтронного активационного анализа при различном времени облучения образцов потоком нейтронов (1013 нейтрон?см 2 с-1)

Определяемые элементы

СН, г

Время облучения 6 мин.

Время облучения 30 сут.

Sc, Ag, In, I

V, I, As, Mn, I

10 -11

Mn, Cu, Th, Br

Th, Cs, Na, Cu, Br, Co, Hg

10 -10

V, Nb

K, Ce, Nb, Mo, Ag, P, Cl

10 -9

Na, Cr, Co, Zn, Au, Hg, As, Cl

Mg, Sr, Cr, Ni, Zn, S

10 -8

K, Cd, Mg

Cd, F

10 -7

Sr, P

-

10 -6

Чувствительность активационного анализа (табл. 3) обусловлена интенсивностью потока ядерных частиц, сечением ядерной реакции, периодом полураспада и характером излучения образующегося радионуклида.

Для определения качественного и количественного составов с помощью активационного анализа можно применять радиометрический (инструментальный) или радиохимический варианты активационного анализа. В первом случае - без химического разделения нуклидов, во втором - с химическим выделением каждого нуклида и последующим измерением активности каждого из них.

Весьма перспективно комплексное использование радиохимического варианта активационного анализа и метода г-спектрометрии. При этом анализируемый образец разделяется на ряд фракций, каждая из которых может содержать смесь двух-трех элементов после чего анализ каждой фракции проводиться методом г-спектрометрии [7].

Делись добром ;)