Изотопы методом ядер отдачи

Гамма-резонансная ядерная флуоресценция, т. е, испускание и поглощение -квантов при ядерных переходах без затраты энергии на отдачу ядра, была открыта Р. Л. Мессбауэром в 1958 г. Эффект назван поэтому его именем, как и разработанный метод спектроскопии. Источником излучения и объектом, поглощающим его, являются ядра одного и того же изотопа, соответственно, в возбужденном и основном состояниях. В ядерной физике ядра с одинаковыми зарядами и массовыми числами, но разными энергиями и временами жизни (полураспада) называют изомерами. Бремя жизни изомеров играет огромную роль в гамма-резонансной спектроскопии, определяя ширину линий. Большим достоинством метода является высокая монохроматичность -излучения (узость линии) и высокое спектральное разрешение. Положение резонансного сигнала или так называемый изомерный сдвиг зависит от электронного окружения ядер. Метод мессбауэровской спектроскопии позволяет получить такие же данные о градиенте электрического поля на ядрах, как и метод спектроскопии ЯКР, [c.88]

Химия горячих атомных процессов. В реакции (п, [) ядро мишени испытывает отдачу со значительной кинетической энергией, так как 5 в процессе испускания у-лучей импульс сохраняется. Кинетическая энергия ядра отдачи обычно гораздо больше, чем энергия связи, так что ядро, испытываюш ее отдачу, покидает молекулу и разрывает связи в других молекулах по мере того, как оно расходует свою избыточную энергию. Частица, испытываюш ая отдачу в результате внутренней конверсии и процесса Оже, может быть многократно ионизирована. Такой атом, обладающий гораздо большей энергией, чем тепловые энергии, называется горячим атомом . Так как химическое состояние ядер меняется нри поглощении нейтронов, то с помощью химических методов они могут быть отделены от материала мишени. Нанример, когда иодис- тый этил облучается медленными нейтронами, то реакция (п, [) с в иодистом этиле дает Энергия отдачи атома достаточна для разрыва связи С—I. Атом или ион обладает высокой энергией по сравнению с энергиями химических связей и поэтому он отделяется от молекулы иодистого этила. Такой горячий атом испытывает превращения разных типов. Он может терять кинетическую энергию нри нескольких столкновениях, не вступая в реакцию с другой молекулой иодистого этила. Если горячий атом образует молекулы или НР , то его можно отделить от иодистого этила путем экстрагирования раствором едкого натра. Этот метод получения почти совершенно чистых радиоактивных изотопов известен под названием реакции Сциларда — Чалмерса. Горячий атом или ион реагируя с молекулой иодистого этила, замещает водород или заставляет молекулу разрываться на осколки. Если молеку--лярный иод добавляется до облучения, то вероятность возвращения Р н органическое соединение очень сильно уменьшается в связи с этим молекулярный иод называется акцептором радикалов . [c.742]

Химическим путем можно перевести бром из этого осадка в бромистый этил. Бромистый этил будет состоять из смеси неактивных молекул и молекул, содержащих в своем составе радиоактивный бром. При радиоактивном распаде из радиоактивных изотопов брома образуется криптон. Это произойдет с теми молекулами, в состав которых входит бром-82 или изомер брома-80, находящийся в основном состоянии. Ядра изомера брома-80, находящиеся в возбужденном состоянии при переходе из метастабильного состояния в основное, испытывая отдачу, освободятся из исходной молекулы бромистого этила и будут находиться в свободном состояний, после чего, добавляя носитель — свободный бром, радиоактивный бром-80 может быть отделен химическим методом от других изотопов радиоактивного брома. [c.161]

Единственным известным в настоящее время методом отделения искусственных радиоактивных изотопов, получаемых по реакции (п, г), является метод Сцилларда — Чалмерса, использующий радиоактивную отдачу при эмиссии -квантов захвата [2—7]. Сущность этого метода заключается в следующем. При облучении стабильного элемента (в виде соединения) медленными нейтронами захват последних сопровождается выделением энергии связи нейтрона с ядром в виде -[-квантов захвата и химическими изменениями согласно следующей схеме [c.242]

Единственным методом отделения радиоактивных атомов от стабильных, входящих в состав мишени, является метод атомов отдачи (метод Сцилларда — Чалмерса) [34]. Сущность этого метода заключается в следующем. При облучении соединения стабильного изотопа медленными нейтронами, захват нейтрона ядром этого изотопа сопровождается образованием составного возбужденного ядра, которое переходит в основное состояние путем эмиссии у-квантов захвата. Получаемая атомом энергия отдачи обычно во много раз превышает энергию химической связи атомов элемента в облучаемом соединении. В результате происходит разрушение молекулы и радиоактивный атом выделяется в свободном состоянии или в виде иона. Если между облучаемым соединением и формой стабилизации радиоактивных атомов не происходит изотопного обмена и химические формы, в виде которых стабилизируется радиоактивный изотоп, сравнительно легко отделяются от исходного соединения, то выделение этих форм приводит к обогащению изотопа. Таким образом, чрезвычайно трудная проблема разделения изотопов сводится к разделению различных химических форм одного и того же элемента. [c.24]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Полученный изотоп имел период полураспада 8 сек и распадался с испусканием а-частиц. Идентификация изотопа была проведена физически с использованием метода отдачи. При этом ядра отдачи затормаживались в атмосфере гелия, электрическим полем собирались на движущейся медной ленте, переносились к детектору излучения и регистрировались. Однако результаты [c.416]

Каждый элементарный акт превращения атомного ядра сопровождается выбрасыванием у-кванта или элементарной частицы. Кинетическая энергия системы распределяется между ядром и вылетающей частицей в соответствии с законом сохранения количества движения. Энергия отдачи, получаемая ядром, зависит от вида превращения и энергии испускаемой частицы. Для многих типов превращений эта энергия больше, чем энергия химической связи, составляющая обычно от 1 до 5 эв. Атомы отдачи имеют больший запас энергии по сравнению с обычными атомами мишени. Их называют .горячими- атомами. Эффект отдачи во многом определяет дальнейшую судьбу атома, претерпевшего столкновение. В результате разрыва химических связей атомы отдачи оказываются в ином валентном состоянии, чем атомы стабильного изотопа, и могут быть отделены от исходных атомов различными методами — экстракцией, соосаждением, осаждением на электродах и т. д. [c.134]

Работы по поиску элемента Л 102, выполненные в Беркли под руководством Сиборга и Гиорсо, были направлены на получение изотона 102 при бомбардировке ионами углерода С мишени из кюрия Сш в результате реакции (С , 4п) 102 . Здесь тоже использовался метод ядер отдачи, получивший в этой работе остроумное развитие (рис. 14). Основная идея состояла в том, чтобы непрерывно улавливать и идентифицировать дочерний продукт а-распада Ю2 — ядра изотопа Гт , для которого ранее были установлены и период полураспада (30 мин.), и энергия а-частиц (7,43 Мм). Метод ядер отдачи использовался кали- [c.294]

Для разделения сигналов ядер отдачи от сигналов, ассоциированных с частицами их распада, перед фронтальным детектором устанавливают вре-мяпролетный (TOF) детектор. Отбор искомых ядер от побочных событий осуществляется по их генетическим распадам. Материнское ядро, имплантированное в детектор, может быть надёжно идентифицировано, если последовательные а- и /9-распады ведут к нуклидам с известными свойствами. Этот метод успешно применялся в экспериментах, посвящённых синтезу изотопов элементов с Z = 107-111 N — Z 53) в реакциях холодного слияния. [c.50]

При получении лоуренсия вновь был применен метод ядер отдачи. Эти ядра выбивались из мишени в объем, заполненный гелием, и переносились вместе с током газа к медной конвейерной ленте. Лента перевозила ядра вплотную к полупроводниковым детекторам, поверхностный слой которых был чувствителен к энергии попадавших в них а-частиц, что и давало возможность измерить эту энергию. Период полураспада определялся посредством изменения скорости передвижения конвейерной ленты. Для изотопа энергия а-частиц оказалась равной 8,6 Мэе, а период [c.296]

Метод атомов отдачи основан на том, что ядро, испускающее о- или р-частицы, испытывает отдачу , совершенно аналогичную отдаче ствола орудия при выстреле. Энергии отдачи вполне хватает на разрыв химической сВязи и испарение атома с поверхности, на которой он был расположен. Если нанести на охлаждаемое жидким воздухом золотое или платиновое зеркало тонкий слой радиоактивного вещества (рис. 19), то испустившие а- или -частицу атомы за счёт отдачи вылетают с поверхности зеркала и могут быть собраны на расположенном над этой поверхностью специальном приёмнике. Таким образом, например, были отделены ядра КаВ от исходного а-активного изотопа КаА и ядра 1 аС от -активного изотопа КаВ. [c.74]

Метод мессбауэровской спектроскопии, называемой иногда спектроскопией ядерного гамма-резонанса (ЯГР), основан на изучении поглощения -у-излучения какого-то ядра-источника ядром того же изотопа, находящимся в исследуемом образце. Возможность такого поглощения, т. е. у-резонанса, зависит не только от разности энергий возбужденного и основного состояний ядер. Условия резонанса соблюдаются только тогда, когда устранен также эффект отдачи ядер при испускании и поглощении уквантов, а также скомпенсирован каким-то образом эффект Допплера. Метод получил свое развитие именно с того момента, когда это было понято, а еще раньше экспериментально был найден простой и едва ли не единственно возможный путь ликвидации потерь на отдачу. [c.112]

Задача радиохимика в случае выделения радиоактивного изотопа, образовавшегося по процессу, относящемуся к первой группе, будет заключаться в разделении изотопов или даже изомеров. Выделение образовавшегося радиоактивного изотопа оказывается возможным, если он находится в ином химическом состоянии, чем стабильный или радиоактивный изотоп, из которого он образовался. При реакции (п, т) это имеет место благодаря эффекту отдачи ядра при выделении т-кванта, в случае изомерного перехода — благодаря испусканию электронов конверсии. В литературе примеры использования первой реакции получили название метода Сциларда-Чалмерса. [c.157]

Авторы применили для отделения и обнаружения изотопа метод двойной отдачи. В этом случае после собирания ядер отдачи элемента № 102 на фольге-сборнике она быстро перемещалась к другой фольге-сборнику, на котирой собирались ядра отдачи дочернего элемента — продукта распада элемента № 102. Эти ядра были химически идентифицированы как ядра sopm. Следователь- [c.414]

Для получения радиоактивных изотопов брома используется метод атомов отдачи. В качестве исходного вещества или мишени применяется бромистый этил. Взаимодействие с нейтронами ведет к образованию радиоактивного брома, ядра которого, осво-бол даясь от избытка энергии, испускают у-кванты, при этом ядро испытывает отдачу и вырывается из исходной молекулы бромистого этила. Атомы радиоактивного брома могут быть отделе- [c.160]

Значительно труднее обстоит дело, когда по ядерным реакциям получают изотопы исходного элемента таковы реакции (н, у), (н, 2п), (у, п) и т. д., идущие без изменения положительного заряда ядра. Выделение радиоактивного изотопа при исключительно малом его содержании в смеси изотопов данного элемента требует специфич. методов. Эти методы основаны на явлении радиоактивной отдачи (см. Атомы отдачи). Если облучаемый элемент входит в состав химич. соединения и связан в нем неионогенно, то радиоактивная отдача приводит к нарушению такой связи, в результате чего радиоактивный атом оказывается в новой химич. форме. В этом случае отделение радиоактивного изотопа от вещества мишени сводится к разделению химич. форм одного и того же элемента. Напр., радиоактивный иод может быть получен по реакции (п> V) J lЧтo достигается об- [c.240]

В результате поглощения ядром какой-нибудь частицы или фотонов из соединения вследствие импульса отдачи освобождается атом. Такое явление наблюдается в том случае, если в молекулу входят радиоактивные атомы. Поскольку возникающие таким образом атомы обладают большой кинетической энергией и энергией возбуждения, они очень реакционноспособны. Эти атомы при столкновениях вызывают ионизацию других атомов, диссоциацию молекул с образованием свободных радикалов и атомов и, когда их энергия в результате столкновений становится меньше энергии диссоциации молекул, сами вступают в химические реакции. Впервые такие атомы, возникающие в результате захвата ядром нейтронов, в 1934 г. наблюдали Сцил-лард и Чалмерс. Они предложили процесс диссоциации молекул под влиянием подобных атомов использовать для отделения получающегося радиоактивного изотопа от исходного. Этот метод оказался применимым к целому ряду элементов, [c.341]

Для идентификации 402 авторы разработали оригинальный метод, которым доказывалось, что дочерние ядра фермия-250 с хорошо известньши свойствами могут появляться на вторичном сборнике ядер отдачи только в результате альфа-распада изотопа 102. А фермий-250 регистрировали химическими методами. [c.463]

Захват нейтрона ядрами сопровождается освобождением энергии порядка 8 или 9 MeV в форме гамма-квантов с высокой энергией. Энергия отдачи, передаваемая захватывающему атому, может быть в сто раз больше энергии химических связей, в которых он участвует поэтому можно ожидать образования осколков в ионйзированном состоянии, обладающих большой энергией. Такие изотопы можно отделить от бомбардируемого материала физическими методами, но здесь будут рассмотрены только химические методы разделения. Для этого должны соблюдаться два условия во-первых, элемент должен существовать по крайней мере в двух взаимно устойчивых и разделяющихся формах и, во-вторых, по крайней мере две из этих форм должны иметь небольшую скорость изотопного обмена, [c.230]

Если радиоактивное вещество и исходное вещество являются изотопами, что имеет место прежде всего для таких реакций, как (п, у), ((3, р), а также для (п, 2 п), то обогащение возможно по методу, впервые предложенному Сцилардом и Чалмерсом и развитому Эрбахером и Филиппом ). Метод Сциларда использует тот факт, что при всех ядерных реакциях ядро-продукт испытывает отдачу от вылетающей частицы или у-кванта, в результате которой атом получает некоторую кинетическую энергию. При этом активный атом вырывается из молекулы в виде иона. При применении неорганических комплексных соединений активируемого элемента (Ферми с сотрудниками), методом Сциларда при применении носителя достигается обогащение в 10 раз. С помощью введения неионизованных органических соединений удается достичь обогащения радиоактивными изотопами галоидов в 10 раз. Соответствующие соединения (хлористый этил или иодистый этил) после облучения просто смешиваются х водой, причем ионы переходят в раствор. Затем водный раствор очищается от остатков соединения, например бензолом. Если эти соединения свободны от выделенных (например в результате фотохимической диссоциации) галоидов, то в конце концов водный раствор будет содержать меньше неактивных, чем активных атомов галоидов. Если соответствующие органические соединения гигроскопичны, то вместо того, чтобы смешивать их с водой, выделение можно выполнить адсорбционным методом, например углем при этом особенно хорошо адсорбируются ионы элементов с большими порядковыми номерами. Простым кипячением угля в воде осуществляется десорбция. [c.32]

Реакции отдачи очень разнообразны и ими широко пользуются в препаративной технике меченых атомов. С. 3. Рогинский [100], детально изучивший применение этого метода к концентрированию радиоактивных галоидов, внес в него ряд усовершенствований. В частности, он нашел, что одним из хороших способов концентрирования радиоактивных галоидов является адсорбция атомов отдачи углем. Этот метод был затем с успехом применен в ряде работ. При облучении водного раствора КС1 дейтеронами образующаяся радиоактивная сера S превращается в S04 и может быть осаждена в виде сернокислого бария. При получении радиоактивного углерода облучением соли аммония нейтронами, наряду с СО и СОа, образуются значительные количества радиоактивной муравьиной кислоты НС ЮОН и других органических соединений. Эти примеры показывают, что реакции отдачи играют существенную роль и в тех случаях, когда облучаемые ядра и их продукты представляют изотопы различных элементов. [c.134]

В табл. 8.4 использованы следующие обозначения а — распространенность стабильного изотопа а — полный коэффициент внутренней конверсии (величина в скобках была найдена интерполяцией коэффициентов конверсии, вычисленных Сливом и Банд [57]) /о и — спины основного и возбужденного ядерных уровней соответственно (ненадежные величины приведены в скобках) Оо — максимальное сечение поглощения при условии а = О, т. е. Оо = gXV2n, где g — статистический фактор, равный 21 е + 1)/(2/о +1), и Ji, — длина волны 7-излучения. В тех случаях, когда нет перехода на промежуточный уровень, лежащий между возбужденным уровнем и основным, чтобы получить истинное значение сечения в резонансе, следует величины Oq умножить на 1/(1 + а). Для переходов, помеченных индексом б) , существует конкурирующий переход в промежуточное состояние, и истинная величина сечения дается выражением Оо (Г /Гг), где — парциальная ширина возбужденного состояния, связанная с 7-переходом, а Гг — полная ширина. В табл. 8.4 / (0° К), / (77° К) и / (300° К) — вероятности испускания 7-излучения без отдачи при О, 77 и 300° К соответственно. Они были вычислены с помощью соотношений Дебая — Валлера, в котором температура Дебая была принята равной 220° К- Это значение приблизительно соответствует дебаевской температуре окислов редкоземельных элементов. Переходы, для которых f (0° К) больше чем 0,5%, можно, как правило, исследовать методом резонансного поглощения. Для переходов с меньшими значениями / (0° К) эффект Мессбауэра можно изучать лишь в экспериментах по рассеянию. Магнитные моменты основного и возбужденного ядерных уровней обозначены (Хо и (Хе. Табл. 8.4 не дает величин Це, определенных из экспериментов по резонансному поглощению, так как эти значения сведены в табл. 8.7. Квадрупольный момент основного состояния ядра обозначен Qq. Большинство значений fXo, Це и Qo взято из таблицы ядерных моментов и спинов, составленной Линдгреном [58]. [c.360]

Если количественный перенос вещества не является необходимым, тонкие однородные образцы можно приготовить одним из методов, описанных в разделе, посвященном способам приготовления мишеней напылением в вакууме, электроосаждением, методами электрофореза или электрораспыления [1, 2, 26]. Напыление путем испарения с накаленной проволоки можно использовать для прдготовления образцов из большинства элементов. В некоторых случаях процесс можно проводить даже на воздухе например, при нагревании таких летучих элементов, как полоний или астатин, их можно сконденсировать непосредственно на подложке, расположенной над нагреваемым объектом. В большинстве случаев используют простые вакуумные установки. Применение установок с хорошо продуманной конструкцией испарителя и приемника позволяет производить перенос радиоактивного вещества преимущественно в заданном направлении и, таким образом, избежать потерь. Конденсацию вещества можно проводить даже на тонкой полимерной пленке, если в условиях напыления она не разрушается теплом, исходящим от накаленной проволоки. При использовании метода напыления желательно сначала нагреть проволоку до температуры несколько более низкой, чем необходимая для испарения наносимого материала. Таким образом избавляются от летучих примесей и только после этого помещают подложку образца в нужное положение и доводят температуру до необходимого уровня. Специальные методы получения тонких радиоактивных препаратов разработаны для тех случаев, когда соответствующий изотоп образуется в ходе радиоактивных превращений, в особенности при а-распаде. В этом случае энергию отдачи ядра, образующегося приа-распаде, используют для отделения дочернего продукта от исходного вещества и для его переноса на расположенную рядом пластину-коллектор. Аналогично энергию отдачи можно использовать для перенесения продуктов ядерной реакции из тонкой мишени на фольгу-коллектор, расположенную по ходу пучка, выходящего из облучаемой мишени. Такого рода методы особенно широко используются при исследовании короткоживущих изотопов трансурановых элементов, образующихся при облучениях на ускорителе. [c.411]

Гамма-резонансная спектроскопия. Радиоактивные изотопы применяются также ь гямма-резонансно 1 спектроскопии (эффект Мессбауэра). Этот метод анализа основан на поглощении или рассеянии радиоактивного излучения ( -квантов) твердыми телами, что наблюдается только в том случав, когда ядро-излучатель может в процессе радиоактивного распада передать -квантам всю свою энергию, а ядро-поглотитель способно поглотить всю эту энергию. Для этого специально подбирают ядра-источники и ядра-поглотители, у которых анергия отдачи при излучении и поглощении У -квантов [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология