ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Радиохимические методы из "Современная аналитическая химия" Явление радиоактивности связано с превращениями атомных ядер. За исключением некоторых встречающихся в природе естественно радиоактивных ядер, атомные ядра обычно стабильны. Однако если бомбардировать атомы высокоэнергетичными частицами, некоторые из них захватываются ядрами, что приводит к образованию нестабильных нуклидов. Эти возбужденные ядра затем переходят в стабильное состояние, при этом испускается излучение одного или нескольких типов а- или р-частицы, позитроны, нейтроны, рентгеновские и (или) -лучи. [c.109] Позитроны — р-частицы с единичным положительным зарядом при распаде позитрона образуются два фотона с определенной энергией. [c.109] Нейтроны —- частицы со сравнительно большой массой, но не имеющие заряда — также Могут очень глубоко проникать в вещество. [c.110] Частицы и кванты излучения, испускаемые различными радиоактивными ядрами, обладают энергией в широком интервале значений скорость радиоактивного распада также неодинакова. Оба эти свойства являются характеристикой типа распада изотопов. [c.110] Энергия излучения, испускаемого при распаде ядер, измеряется в электрон-вольтах (эВ) электрон-вольт — это энергия, приобретаемая электроном при ускорении его разностью потенциалов в 1 В. Энергия а-частиц составляет от 3 до 8 миллионов электрон-вольт (МэВ), а энергия каждого из двух фотонов, возникающих при аннигиляции позитрона с электроном, равна 0,51 МэВ. [c.110] Доказано, что скорость распада радиоактивного вещества пропорциональна числу возбужденных атомов М, присутствующих в нем —с1М1(И=1Ы. Коэффициент пропорциональности X называется постоянной распада. Он равен 0,693/7 (Т — период полураспада вещества). [c.110] Период полураспада — характеристическое свойство каждого радиоактивного изотопа он равен времени, за которое число атомов данного радиоактивного изотопа в образце уменьшается вдвое. Период полураспада изменяется по величине от миллионов лет до миллионных долей секунды. [c.110] В ряде справочников приведены основные свойства наиболее важных радиоактивных ядер — период полураспада каждого изотопа с указанием вида распада и энергии излучения. Различные виды излучения можно регистрировать несколькими способами, самый простой из. них — почернение фотографической эмульсии. В количественных исследованиях используются методы, основанные на измерении степени ионизации, которую образует излучение в трубке, наполненной газом (счетчики Гейгера или пропорциональные счетчики), или интенсивности видимого света, образуемого фосфоресцирующим веществом при его облучении (сцинтилляционные счетчики). [c.110] Радиоактивный распад является случайным процессом, поэтому счетчики выдают информацию в виде нерегулярных импульсов. Эти импульсы считают с помощью вспомогательного электронного оборудования. Поскольку процесс носит случайный характер, ошибка, связанная с измерением, снижается при увеличении ч а импульсов в 1 с (п). Результаты обычно записывают в виде п У п. [c.110] Интенсивность сигнала на выходе пропорционального и сцинтилля-ционного счетчиков связана с энергией падающего излучения, поэтому в современных способах исследования смешанного излучения от разных ядер используют электронный анализатор амплитуды импульсов. Этот аппарат сортирует различные виды излучения по энергиям. [c.111] В случае, если периоды полураспада существенно различны, излучение смеси ядер можно разделить по отдельным видам распада графически или аналитически — при помощи соответствующих формул. [c.111] Мерой активности радиоактивного изотопа является число актов распада за данный промежуток времени активность измеряется в единицах с . В системах МКС и СГС пользуются другой единицей измерения активности — кюри. Это величина радиоактивности, эквивалентная 3,70-10 ° распадов в 1 с. При использовании радиоактивных индикаторов можно измерять активность в десятичных долях кюри, например милликюри или микрокюри. [c.111] При бомбардировке высокоэнергетическими частицами — протонами, дейтеронами, а-частицами или нейтронами — большинство элементов становится радиоактивными, поэтому 1змерение активности образца после бомбардировки представляет собой способ количественного определения состава вещества.. [c.112] По крайней мере 70 элементов можно активировать реакцией захвата нейтронов. Активные изотопы, образующиеся таким путем, имеют сильно различающиеся значения периода полураспада на основании измерения этой постоянной можно идентифицировать многие элементы, если использовать и другую информацию об этом процессе — вид распада, энергия излучения и т. д. [c.112] Для количественных измерений часто удобнее заменить N величиной WNo M. — масса элемента-примеси, г Л о — число Авогадро (6,02-102 ) М — атомная масса]. При сравнении результатов, получаемых с разными детекторами, нужно ввести также в формулу эффективность регистрирующей системы гр. [c.112] Величину [1—ехр(—Х )] часто называют фактором накопления. Его значение составляет 0,5, если время облучения в реакторе равно периоду полураспада образующегося изотопа. Через шесть периодов полураспада этот фактор практически достигает максимального значения — единицы. [c.112] Из приведенного выше уравнения следует, что при данной массе вещества (т. е. для одного и того же значения интенсивность излучения тем больше, чем больше интенсивность потока частиц и сечение активации. Следовательно, чувствительность анализа, выполняемого с помощью нейтронной активации, зависит от интенсивности источника, способности элемента захватывать нейтроны (а), атомной массы элемента, периода полураспада образующегося изотопа и характера испускаемого излучения (поскольку последний влияет на эффективность детектора). [c.112] Если источником излучения служит атомный реактор, можно регистрировать некоторые элементы в количествах, не превышающих 10 г. Чувствительность нейтронно-активационного анализа для различных элементов можно оценить при помощи таблиц, приведенных в литературе. [c.113] Как отмечалось в предыдущем разделе, типы излучения отличаются по энергии сконструированы приборы (называемые спектрометрами), которые разделяют группы импульсов в соответствии с их энергией. [c.113] Разделение излучения, испускаемого смесью альфа-активных нуклидов, проводят с помощью сеточных ионизационных камер или полупроводниковых детекторов. Для других видов излучения обычно используют некоторые типы сциНтилляционных спектрометров. В устройстве сцинтиллятора излучение попадает на органический фосфор или неорганическое вещество — специальную жидкость, либо особый кристалл (обычно иодид натрия, содержащий следы таллия). Это приводит к излучению в виде вспышки света, соответствующей падающему излучению. Импульсы света переводятся в электрические сигналы при помощи фотоумножителя, затем сигналы различной интенсивности сортируют с помощью анализатора высоты импульсов, получая энергетический спектр. Фотопики этого спектра можно затем использовать для качественного и количественного анализа. Поскольку многие ядра распадаются с испусканием -уизлучения, большое число определений базируется на сцинтилляционной спектрометрии у Лучей. В настоящее время выпускаются детекторы, чувствительные только к -у-излучению определенных элементов. [c.113] Вернуться к основной статье