ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы активационного анализа из "Активационный анализ Издание 2" Активационный aнav из основан на ядерных взаимодействиях, поэтому при выполнении анализа исследуемую пробу облучают лотоком ядерных частиц или квантов с достаточной энергией. В результате взаимодействия активирующего излучения с ядрами элементов возможно протекание различных процессов, которые приводят к изменению состояния облучаемых ядер. Изменение может произойти в составе нуклонов и (или) в энергетическом состоянии ядра. [c.15] Ядерные взаимодействия имеют квантовомеханическую природу. Это создает значительные трудности в развитии строгой теории ядерных взаимодействий, и пока для их описания используют различные упрощенные модели, которые более или менее удовлетворительно отражают течение ядерных процессов и допускают приближенный расчет различных параметров ядерных взаимодействий [33, 34]. Однако для аналитических применений точное знание механизма ядерных процессов не обязательно, а все необходимые параметры определяются экспериментально. [c.15] В прямом взаимодействии бомбардирующая частица передает одному или нескольким нуклонам энергию, достаточную для оставления ядра. Са.ма бо.мбардирующая частица тоже может покинуть ядро, но уже с меньшей энергией. После прямого взаимодействия конечное ядро часто остается в возбужденном состоянии. [c.16] Кулоновское возбуждение ядра происходит при прохождении заряженной частицы в непосредственной близости от ядра. Вероятность такого процесса очень. мала, и поэтому он не представляет какого-либо существенного значения для аналитических применений. [c.16] Протекающие ядерные реакции обычно записывают в сокращенной форме. Например, для реакции (2.1) это будет А (а, Ь)Б. Как видно, в такой записи фиксируются только исходное и конечное ядра, бомбардирующая и испускаемая частицы. Испускание учзлучения обычно не отмечается, правда, реакция радиационного захвата нейтрона (п, у) составляет исключение. [c.16] Исходный продукт в уравнении (2.1) представляет собой стабильное ядро определенного изотопа, которое характеризуется соответствующими значениями Z (заряд) и М (массовое число). В качестве бомбардирующих частиц используются нейтроны, протоны, а-частицы, дейтроны, ядра Н и Не, а также у-кванты. [c.16] На протекание ядерных процессов накладывают определенные ограничения законы сохранения, которые позволяют также установить четкую взаимосвязь между исходнььм и конечным состояниями. Для рассматриваемой пробле.мы наиболее существенным представляется закон сохранения электрического заряда, числа нуклонов и энергии [33]. [c.16] Количество возможных каналов ядерного взаимодействия-прн энергии бомбардирующих частиц не выше 40—50 Мэе обычно невелико (не более 4—5). Очень часто преобладающую роль при этом для данной энергии бомбардирующих частиц играет один или два канала. Уменьшение энергии облучения приводит к сокращению числа возможных каналов ядерных реакций. [c.17] В реакциях, представленных уравнением (2.2), испускаемыми частицами являются обычно нейтроны, протоны и а-частицы, значительно реже дейтроны, ядра и Не [процесс (I)]. Имеют место и процессы, которые протекают с испусканием двух или трех частиц [процесс (И)] или не дают вторичной частицы [процесс (И1)]. В последних двух реакциях уравнения (2.2) бомбардирующая и испускаемая частицы идентичны. Однако процесс (IV) идет с переводом исходного ядра в более высокоэнергетическое состояние А (неупругое рассеяние) с последующим излучением энергии возбуждения в виде укванта. Процесс (V) не приводит к какому-либо изменению внутреннего состояния ядра (упругое рассеяние) и поэтому не может быть использован для аналитических целей. Правда, легкие ядра ( И и Н) в упругих солкновениях с быстрыми частицами могут приобрести энергию отдачи, достаточную для осуществления некоторых ядерных реакций. [c.17] Общепринятый параметр, который служит для количественной характеристики вероятности протекания ядерной реакции, носит наз-ванне сечения реакции сг. В каче- стве единицы для количественного выражения величины сечения обычно применяют барн (10 см ). [c.18] Если какой-либо из каналов приводит к образованию радиоактивного изотопа, то соответствующее сечение обозначается как сечение активации аакт- Обычно именно эти сечения представляют наибольщий интерес для активационного анализа. [c.18] маис = я7 д, т. е. совпадает с геометрическими размерами ядра. Однако это предельная оценка, поскольку действительная величина параметра l/d и не поддается точному теоретическому определению. [c.19] Для характеристики ядерных реакций часто применяют еш,е один параметр — выход ядерной реакции, представляющий собой отношение числа происшедших актов ядерного взаимодействия к числу прошедших через мишень бомбардирующих частиц. [c.19] Процедура экспериментального определения выхода реакции и его изменения с энергией излучения обычно гораздо проще, чем функции возбуждения. Для возможности сравнения выходов реакций в различных экспериментальных условиях их значения относят к определенно.му количеству вещества мишени (грамм, моль и т. д.). Выход реакции более наглядно выявляет имеющиеся аналитические возможности метода в случае сложного хода кривой возбуждения, применения активирующего излучения со сплошным энергетическим спектром или при облучении проб, толщина которых превышает пробег бомбардирующих частиц. В частности, знание функций V Е) весьма полезно в. практической аналитической работе с пучками тормозного излучения или заряженных частиц при решении таких вопросов, как оценка величины взаимных помех и чувствительности определения элементов, выбор оптимальной энергии облучения и т. д. [c.20] В заключение необходи.мо дать определение активационного анализа, в котором кратко сформулирован общий принцип метода. На основе такого определения строится общая классификация активационного анализа и проводится четкая граница между ним и другими ядернофизическими методами. В данной монографии к активационному анализу отнесены все методы исследования качественного и количественного состава вещества, которые основаны на измерении интенсивности и энергетического распределения ионизирующего излучения, возникающего вследствие индуцированного изменения состояния ядер элементов. [c.20] В аналитических целях находит применение регистрация ядерных частиц и квантов, испускаемых как непосредственно в процессе ядерного взаимодействия (мгновенное излучение), так и при распаде образовавшихся радиоактивных ядер (задержанное излучение). При этом сфера приложения второго метода нз-за определенных преимуществ значительно шире. [c.20] Наибольшее применение в активационном анализе находят радиоизотопы 2—4-й групп, очень редко—1-й группы и совсем не используются радиоизотопы 5—6-й групп. [c.21] Имеется шесть основных видов радиоактивных процессов а-распад, р-распад, у злучение, деление ядер, испускание запаздывающих нейтронов и протонный распад. Последний вид распада представляет только специальный интерес и в дальнейшем упоминаться не будет. Наибольшее значение для активационного анализа имеют у-излучение и [З-распад. Роль остальных видов распада более ограниченна. [c.21] Радиоактивный распад радиоизотопа обычно представляет сложное явление и включает в себя несколько процессов и стадий. Каждый радиоизотоп имеет определенное сочетание видов распада и различных характеристик, которые объединяются в понятие схемы распада. По важнейшим параметрам схемы распада (вид излучения, период полураспада, энергия излучения и т. д.) осуществляется идентификация радиоизотопа, поэтому эта проблема представляет исключительный интерес для актива-ц1юнь ого анализа. [c.21] хема распада радиоактивных ядер а — радиоактивная цепочка из р—- и а-излучателей б — Р—-распад, сопрово -дающийся 7-излученнем в — изомерный переход г — Р—распад с последующим каскадным у-излучением д — позитронный распад е — электронный за.хват. Справа или слева от уровня приведен период полураспада, около линии переходов указаны вид распада, энергия излучения (кэе) и выход. [c.22] Вернуться к основной статье