Metody badań radiometrycznych. Radiometryczne metody analizy opierają się na radiometrycznych metodach analizy

Analiza radiometryczna, metoda analizy składu chemicznego substancji oparta na wykorzystaniu izotopów promieniotwórczych i promieniowaniu jądrowym. W R. a. Przyrządy radiometryczne służą do jakościowego i ilościowego określania składu substancji. Istnieje kilka sposobów R. a. Bezpośrednie oznaczanie radiometryczne polega na wytrąceniu oznaczanego jonu w postaci nierozpuszczalnego osadu nadmiarem odczynnika o znanym stężeniu, zawierającego izotop promieniotwórczy o znanej aktywności właściwej. Po wytrąceniu określa się radioaktywność osadu lub nadmiaru odczynnika.

Miareczkowanie radiometryczne polega na tym, że oznaczony w roztworze jon tworzy z odczynnikiem słabo rozpuszczalny lub łatwo ekstrahowany związek. Wskaźnikiem miareczkowania jest zmiana radioaktywności roztworu (w pierwszym przypadku) i roztworu lub ekstraktu (w drugim przypadku) po wprowadzeniu odczynnika. Punkt równoważności wyznacza się na podstawie przerwy w krzywej miareczkowania, która wyraża zależność pomiędzy objętością wprowadzonego odczynnika a radioaktywnością miareczkowanego roztworu (lub osadu). Izotop promieniotwórczy można wprowadzić do odczynnika lub analitu, a także do odczynnika i analitu.

Metoda rozcieńczania izotopów opiera się na identyfikacji reakcji chemicznych izotopów danego pierwiastka. W tym celu do analizowanej mieszaniny dodaje się pewną ilość analitu m0, który zawiera izotop promieniotwórczy o znanej radioaktywności I0. Następnie, dowolną dostępną metodą (np. wytrącanie, ekstrakcja, elektroliza) wyodrębnia się część analitu w stanie czystym i mierzy się radioaktywność masową m1 i I1 wydzielonej części substancji. Całkowitą zawartość żądanego pierwiastka w analizowanym obiekcie wyznacza się z równości stosunków promieniotwórczości wyizolowanej próbki do radioaktywności wprowadzonej substancji oraz masy wyizolowanej substancji do sumy mas wprowadzonej substancji oraz ten występujący w analizowanej mieszaninie: , skąd.

W analizie aktywacyjnej badaną substancję poddaje się napromieniowaniu (aktywacji) cząstkami jądrowymi lub twardym promieniowaniem g, a następnie określa się aktywność powstałych izotopów promieniotwórczych, która jest proporcjonalna do liczby atomów oznaczanego pierwiastka, zawartości aktywowanego izotopu, intensywność strumienia cząstek jądrowych lub fotonów oraz przekrój poprzeczny reakcji jądrowej prowadzącej do powstania izotopu promieniotwórczego.

Metoda fotoneutronowa opiera się na emisji neutronów, gdy fotony o wysokiej energii (kwanty g) działają na jądra atomów pierwiastków chemicznych. Liczba neutronów wykrytych przez detektory neutronów jest proporcjonalna do zawartości analizowanego pierwiastka. Energia ta fotonów musi przekraczać energię wiązania nukleonów w jądrze, która dla większości pierwiastków wynosi ~8 MeV (tylko dla berylu i deuteru wynosi ona odpowiednio 1,666 MeV i 2,226 MeV; przy wykorzystaniu izotopu 124Sb jako źródła g -kwanty, przy np. = 1, 7 i 2,1 MeV, beryl można oznaczyć na tle wszystkich pozostałych pierwiastków).

W R. a. Stosowane są także metody oparte na absorpcji neutronów, promieni g, cząstek b oraz kwantów charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego z izotopów promieniotwórczych. W metodzie analizy opartej na odbiciu elektronów lub pozytonów mierzone jest natężenie odbitego strumienia. Energia cząstek odbitych od pierwiastków lekkich jest wielokrotnie mniejsza niż energia cząstek odbitych od pierwiastków ciężkich, co pozwala określić zawartość pierwiastków ciężkich w ich stopach z pierwiastkami lekkimi oraz w rudach.

25. CECHY ANALIZY RADIOCHEMICZNEJ.

Analiza radiochemiczna jest działem chemii analitycznej, zespołem metod określania składu jakościowego i ilościowej zawartości izotopów promieniotwórczych w produktach przemian jądrowych. Izotopy promieniotwórcze mogą powstawać w wyniku reakcji jądrowych zarówno w obiektach naturalnych, jak i w specjalnie napromieniowanych materiałach. W przeciwieństwie do analizy radiometrycznej, której celem jest określenie zawartości pierwiastków promieniotwórczych jedynie za pomocą przyrządów fizycznych, celem R.a. polega na określeniu zawartości izotopów promieniotwórczych w badanych obiektach metodami separacji chemicznej i oczyszczania.

Identyfikację izotopów promieniotwórczych i ich ilościowe oznaczenie przeprowadza się poprzez pomiar aktywności γ lub α napromieniowanych celów lub substancji pochodzenia naturalnego na spektrometrach γ i α. Sprzęt radiometryczny umożliwia analizę złożonych mieszanin izotopów promieniotwórczych bez niszczenia substancji pierwotnej. Przy analizie obiektów zawierających dużą liczbę izotopów promieniotwórczych lub obiektów, w których względne stężenia różnych izotopów promieniotwórczych zmieniają się w szerokim zakresie, a także w przypadkach, gdy rozpadowi badanego izotopu promieniotwórczego towarzyszy emisja jedynie β -cząstki lub promieniowanie rentgenowskie, substancję wyjściową rozpuszcza się w wodzie lub kwasie. Do roztworu dodaje się nośniki izotopowe lub nieizotopowe i przeprowadza się różne operacje chemiczne w celu rozdzielenia mieszaniny na badane pierwiastki i ich późniejszego oczyszczenia (w tym celu stosuje się metody wytrącania, ekstrakcji, chromatografii, elektrolizy, destylacji itp. są najczęściej używane). Następnie za pomocą liczników radiometrycznych i spektrometrów cząstek jądrowych identyfikuje się i określa aktywności bezwzględne izotopów promieniotwórczych izolowanych w stanach radiochemicznych i chemicznie czystych. Szkodliwe skutki promieniowania radioaktywnego wymagają specjalnych środków ostrożności.

Nowoczesne R. a. otrzymało szerokie zastosowanie praktyczne w rozwiązywaniu wielu problemów analitycznych powstających podczas produkcji paliwa jądrowego, w odkrywaniu i badaniu właściwości nowych pierwiastków i izotopów promieniotwórczych w analizie aktywacyjnej oraz w badaniu produktów różnych reakcji jądrowych. R. a. służy do wykrywania radioaktywnych produktów wybuchów jądrowych na powierzchni Ziemi, do badania radioaktywności meteorytów i warstw powierzchniowych Księżyca indukowanej promieniowaniem kosmicznym oraz w wielu innych przypadkach.

26. SPEKTROFOTOMETRIA, metoda badań i analizy materiałów, oparta na pomiarze widm absorpcyjnych w obszarze optycznym promieniowania elektromagnetycznego. Spektrofotometryczna metoda analizy opiera się na selektywnej widmowo absorpcji monochromatycznego strumienia energii świetlnej podczas przejścia przez roztwór testowy. Metoda umożliwia oznaczenie stężeń poszczególnych składników mieszanin substancji barwnych, które charakteryzują się maksymalną absorpcją przy różnych długościach fal, jest bardziej czuła i dokładna niż metoda fotoelektrokolorymetryczna. Wiadomo, że fotokolorymetryczna metoda analizy ma zastosowanie tylko do analizy roztworów kolorowych; roztwory bezbarwne w widzialnym obszarze widma mają niewielki współczynnik absorpcji. Jednakże wiele bezbarwnych i słabo zabarwionych związków (zwłaszcza organicznych) ma charakterystyczne pasma absorpcji w zakresie ultrafioletu i podczerwieni widma, które wykorzystuje się do ich ilościowego oznaczania. Spektrofotometryczna metoda analizy ma zastosowanie do pomiaru absorpcji światła w różnych obszarach widma widzialnego, w zakresie ultrafioletu i podczerwieni widma, co znacznie rozszerza możliwości analityczne metody.

27. MIARECZKOWANIE FOTOMETRYCZNE- grupa metod analizy wolumetrycznej, w których punkt końcowy miareczkowania wyznacza się na podstawie zmiany gęstości optycznej roztworu w trakcie procesu chemicznego. r-ii m/d titrant i miareczkowana substancja. Miareczkowanie spektrofotometryczne umożliwia szybkie, dokładne i łatwe przeprowadzenie analizy. Dotyczy. błąd def. -<0,1 %. Можно титровать с достаточной точностью разбавленные растворы (10−5 моль). При фотометрии используют все многообразие аналитических реакций: кислотно-основные, осаждения, комплексообразования и пр.

Istnieją 2 możliwości miareczkowania fotometrycznego: miareczkowanie bez wskaźnika i ze wskaźnikiem jednobarwnym, miareczkowanie ze wskaźnikiem dwubarwnym. Jeżeli przynajmniej jeden ze składników reakcji jest zabarwiony, miareczkowanie w widzialnej części widma można przeprowadzić bez wskaźnika. W tym przypadku krzywe miareczkowania są proste, a punkt przerwania przyjmuje się jako punkt końcowy. Jeśli żaden składnik reakcji nie jest zabarwiony, stosuje się wskaźnik koloru, który zmienia kolor w pobliżu punktu równoważności. W tym przypadku krzywe miareczkowania są nieliniowe, a za punkt końcowy przyjmuje się punkt przegięcia. Miareczkowanie fototurbidymetryczne. Metodę tę stosuje się, gdy analit tworzy zawiesinę z titrantem.

Dodanie każdej nowej porcji titranta (środka strącającego) prowadzi do wytworzenia określonej ilości osadu. W tym przypadku wzrasta zmętnienie roztworu, co prowadzi do wzrostu absorpcji światła przez roztwór, aż do osiągnięcia punktu równoważności. Przy dalszym dodawaniu titrantu zatrzymuje się tworzenie zawiesiny, zmętnienie zmniejsza się w wyniku rozcieńczenia i odpowiednio zmniejsza się absorpcja światła przez roztwór. Maksymalne zmętnienie i maksymalna absorpcja promieni świetlnych odpowiadają punktowi równoważności.

28. METODA FLUORYMETRYCZNA Analiza polega na wzbudzeniu elektronowych widm emisyjnych cząsteczek analitu pod wpływem zewnętrznego promieniowania UV i pomiarze intensywności ich fotoluminescencji. Aby nastąpiło zjawisko luminescencji, cząsteczki substancji muszą zostać przeniesione ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego na czas jej istnienia wystarczający do przeprowadzenia radiacyjnego przejścia elektronowego ze stanu wzbudzonego do stanu podstawowego. Jest to możliwe w przypadku cząsteczek o stosunkowo stabilnym stanie wzbudzonym. Fluorymetryczna metoda oznaczania mikrozanieczyszczeń polega na przygotowaniu analitu do analizy i ocenie intensywności jego promieniowania. Wysoka czułość metody wymaga stosowania odczynników o szczególnej czystości lub kwalifikacjach czystych chemicznie. W wielu przypadkach odczynniki poddawane są dodatkowemu oczyszczaniu metodami rekrystalizacji, destylacji, ekstrakcji i chromatografii. Czułość poszczególnych metod fluorymetrycznych (np. z morinem) jest porównywalna z czułością metod spektralnych i jest znacznie wyższa od spektrofotometrycznych. Metody fluorymetryczne w większości przypadków charakteryzują się wyższą selektywnością niż spektrofotometryczne. Służy do oczyszczania wody, oleju itp.

29. SPEKTROSKOPIA PODCZERWIENI (IR)- część spektroskopii obejmująca długofalowy obszar widma (>730 nm poza czerwoną granicą światła widzialnego). Widma w podczerwieni powstają w wyniku wibracyjnego (częściowo rotacyjnego) ruchu cząsteczek, a mianowicie w wyniku przejść pomiędzy poziomami wibracyjnymi podstawowego stanu elektronowego cząsteczek. Promieniowanie podczerwone jest pochłaniane przez wiele gazów, z wyjątkiem O2, N2, H2, Cl2 i gazów jednoatomowych. Absorpcja zachodzi przy długości fali charakterystycznej dla każdego konkretnego gazu, na przykład dla CO jest to długość fali 4,7 μm.

Na podstawie widm absorpcyjnych w podczerwieni można ustalić strukturę cząsteczek różnych substancji organicznych (i nieorganicznych) o stosunkowo krótkich cząsteczkach: antybiotyków, enzymów, alkaloidów, polimerów, związków złożonych itp. Widma wibracyjne cząsteczek różnych substancji organicznych (i nieorganiczne) substancje o stosunkowo długich cząsteczkach (białka, tłuszcze, węglowodany, DNA, RNA itp.) mieszczą się w zakresie terahercowym, zatem strukturę tych cząsteczek można określić za pomocą spektrometrów częstotliwości radiowej w zakresie terahercowym. Na podstawie liczby i położenia pików w widmie absorpcji IR można ocenić charakter substancji (analiza jakościowa), a na podstawie intensywności pasm absorpcji można ocenić ilość substancji (analiza ilościowa). Głównymi instrumentami są różne typy spektrometrów podczerwieni. Za pomocą spektroskopii IR można szybko i niezawodnie identyfikować różne grupy funkcyjne: karbonyl, hydroksyl, karboksyl, amid, amino, cyjano itp.; a także różne fragmenty nienasycone: podwójne i potrójne wiązania węgiel-węgiel, układy aromatyczne lub heteroaromatyczne. Oddziaływania wewnątrz- i międzycząsteczkowe, takie jak tworzenie wiązań wodorowych, bada się metodami spektroskopii IR. W chemii drewna i chemii związków naturalnych za pomocą spektroskopii IR bada się struktury węglowodanów, lignin, aminokwasów, terpenów, steroidów i wielu innych substancji. SPEKTROSKOPIA PODCZERWIENI (spektroskopia IR), przekrój mol. optyczny spektroskopia, badanie widm absorpcji i odbicia fal elektromagnetycznych. promieniowanie w obszarze IR, tj. w zakresie długości fal od 10-6 do 10-3 m. We współrzędnych intensywność zaabsorbowanego promieniowania to długość fali (lub liczba falowa).Widmo IR jest złożoną krzywą z dużą liczbą maksimów i minimów. Pasma absorpcyjne powstają w wyniku przejść pomiędzy drganiami. poziomy podstawowe stan elektroniczny badanego układu (patrz widma drgań). Charakterystyka widmowa (położenie maksimów pasma, ich szerokość połówkowa, intensywność) pojedynczej cząsteczki zależy od mas tworzących ją atomów, geom. struktura, cechy sił międzyatomowych, rozkład ładunków itp. Dlatego widma IR mają charakter wysoce indywidualny, co decyduje o ich wartości w identyfikacji i badaniu struktury związków. Do rejestracji widm należy zastosować metodę klasyczną. spektrofotometry i spektrometry Fouriera. Podstawowy klasyczne części spektrofotometr – źródło ciągłego promieniowania cieplnego, monochromator, nieselektywny odbiornik promieniowania. Kuwetę z substancją (w dowolnym stanie skupienia) umieszcza się przed szczeliną wejściową (czasami za wylotową). Pryzmaty z rozkładu służą jako urządzenie dyspergujące w monochromatorze. materiały (LiF, NaCl, KCl, CsF itp.) i dyfrakcja. kraty. Sekwencyjne usuwanie rozkładu radiacyjnego. długości fali do szczeliny wyjściowej i odbiornika promieniowania (skanowanie) odbywa się poprzez obrót pryzmatu lub siatki. Źródła promieniowania - żarowe elektryczne. pręty prądowe z mechanizmu różnicowego. materiały. Odbiorniki: czułe termopary, metalowe. oraz półprzewodnikowe opory termiczne (bolometry) i przetworniki termiczne gazu, podgrzewające ściankę naczynia, co prowadzi do nagrzania gazu i zmiany jego ciśnienia, które jest stałe. Sygnał wyjściowy wygląda jak regularna krzywa widmowa. Zalety klasycznych urządzeń schematy: prostota konstrukcji, dotyczy. taniość. Wady: niemożność rejestracji słabych sygnałów ze względu na niski stosunek sygnału do szumu, co znacznie komplikuje pracę w dalekim obszarze podczerwieni; stosunkowo niska rozdzielczość (do 0,1 cm-1), długotrwała (w ciągu kilku minut) rejestracja widm. W spektrometrach Fouriera nie ma szczelin wejściowych i wyjściowych oraz głównej element - interferometr. Strumień promieniowania ze źródła jest dzielony na dwie wiązki, które przechodzą przez próbkę i interferują. Różnicę w drodze promieni zmienia ruchome lustro, które odbija jedną z wiązek. Sygnał początkowy zależy od energii źródła promieniowania oraz od absorpcji próbki i ma postać sumy dużej liczby harmonicznych. składniki. Aby otrzymać widmo w zwykłej postaci, przeprowadza się odpowiednią transformatę Fouriera za pomocą wbudowanego komputera. Zalety spektrometru Fouriera: wysoki stosunek sygnału do szumu, możliwość pracy w szerokim zakresie długości fal bez zmiany elementu rozpraszającego, szybka (w sekundach lub ułamkach sekund) rejestracja widma, wysoka rozdzielczość (do 0,001 cm- 1). Wady: złożoność produkcji i wysoki koszt. Wszystkie spektrofotometry wyposażone są w komputer, który dokonuje pierwotnej obróbki widm: akumulacji sygnałów, separacji ich od szumu, odjęcia widma tła i porównania (widma widma), zmiany skali rejestracji, obliczenia danych eksperymentalnych. parametry spektralne, porównanie widm z danymi, różnicowanie widm itp. Kuwety do spektrofotometrów IR wykonane są z materiałów przezroczystych w obszarze IR. Jako rozpuszczalniki zwykle stosuje się CCl4, CHCl3, tetrachloroetylen i wazelinę. Próbki stałe są często kruszone, mieszane z proszkiem KBr i prasowane w tabletki. Do pracy z agresywnymi cieczami i gazami stosuje się specjalny sprzęt. powłoki ochronne (Ge, Si) na okienkach kuwet. Zakłócający wpływ powietrza eliminuje się poprzez odpowietrzenie urządzenia lub przepłukanie go azotem. W przypadku substancji słabo absorbujących (gazy rozrzedzone itp.) stosuje się kuwety wieloprzejściowe, w których obowiązuje długość optyczna. ścieżka sięga setek metrów dzięki wielokrotnym odbiciom od systemu równoległych luster. Powszechna stała się metoda izolacji matrycy, w której badany gaz miesza się z argonem, a następnie mieszaninę zamraża się. W rezultacie szerokość połówkowa pasm absorpcji gwałtownie maleje, a widmo staje się bardziej kontrastowe. Zastosowanie specjalne mikroskopijny technologia pozwala na pracę z obiektami o bardzo małych rozmiarach (ułamki mm). Do rejestracji widm powierzchni ciał stałych stosuje się metodę całkowitego wewnętrznego rozbicia. odbicia. Polega na absorpcji energii elektromagnetycznej przez warstwę powierzchniową substancji. promieniowanie wychodzące z pryzmatu jest całkowicie wewnętrzne. odbicia, krawędzie są optyczne. kontakt z badaną powierzchnią. Spektroskopia w podczerwieni jest szeroko stosowana do analizy mieszanin i identyfikacji czystych substancji. Ilość analiza opiera się na prawie Bouguera-Lamberta-Beera (patrz Spektroskopia absorpcyjna), czyli na zależności intensywności pasm absorpcji od stężenia substancji w próbce. Jednocześnie wydział nie ocenia liczby pozycji. pasma absorpcji i ogólnie wzdłuż krzywych widmowych w szerokim zakresie długości fal. Jeśli liczba składników jest mała (4-5), to możliwe jest matematyczne wyizolowanie ich widm, nawet jeśli pokrywające się z tym ostatnim. Błąd ilościowy. analiza to zwykle ułamek procenta. Identyfikacja czystych substancji odbywa się zwykle za pomocą automatycznych systemów wyszukiwania informacji. porównanie analizowanego widma z widmami zapisanymi w pamięci komputera. Charakterystyczne obszary absorpcji promieniowania IR max. często spotykane funkcje. chemia grupowa połączenie podano w tabeli. na okładce na końcu tomu. Do identyfikacji nowych substancji (których cząsteczki mogą zawierać do 100 atomów) stosuje się systemy sztuki. inteligencja. W tych układach, w oparciu o korelacje spektrostrukturalne, mol. konstrukcje, następnie budowane są ich teoretyczne. widma, które porównuje się z eksperymentami. dane. Badanie struktury cząsteczek i innych obiektów metodami spektroskopii w podczerwieni polega na uzyskiwaniu informacji o parametrach cząsteczek. modeli i matematycznie sprowadza się do rozwiązania tzw. odwrotne problemy widmowe. Rozwiązanie takich problemów odbywa się poprzez kolejne przybliżenia pożądanych parametrów, obliczonych za pomocą specjalnych narzędzi. teoria krzywych spektralnych do eksperymentalnych. Parametry mol. Modele uwzględniają masy atomów tworzących układ, długości wiązań, kąty wiązania i skręcenia, charakterystykę powierzchni potencjalnej (stałe siły itp.), momenty dipolowe wiązań i ich pochodne w odniesieniu do długości wiązań itp. Spektroskopia w podczerwieni pozwala na identyfikację izomerów przestrzennych i konformacyjnych oraz badanie oddziaływań wewnątrz- i międzycząsteczkowych, charakteru chemicznego. wiązania, rozkład ładunku w cząsteczkach, przemiany fazowe, kinetyka chemiczna. r-cje, rejestrują cząstki krótkotrwałe (czas życia do 10-6 s), wyjaśniają poszczególne geomy. parametry, uzyskać dane do obliczeń termodynamicznych. funkcje itp. Niezbędnym etapem takich badań jest interpretacja widm, czyli tzw. ustalenie postaci drgań normalnych i rozkładu drgań. energię według stopni swobody, identyfikując istotne parametry decydujące o położeniu pasm w widmach i ich intensywności. Obliczenia widm cząsteczek zawierających do 100 atomów m.in. polimerów przeprowadza się za pomocą komputera. W takim przypadku konieczna jest znajomość charakterystyki molo. modele (stałe siły, parametry elektrooptyczne itp.), które można znaleźć rozwiązując odpowiednie odwrotne problemy widmowe lub chemię kwantową. obliczenia. W obu przypadkach zwykle możliwe jest uzyskanie danych dla cząsteczek zawierających atomy tylko pierwszych czterech okresów. systemy. Dlatego też najwięcej uwagi poświęcono spektroskopii w podczerwieni jako metodzie badania struktury cząsteczek. dystrybucja w org. i elementoorg. chemia. Na Wydziale w przypadku gazów w obszarze IR można zaobserwować rotację. struktura wibracyjna paski Pozwala to obliczyć momenty dipolowe i geomy. parametry cząsteczek, wyjaśniają stałe siły itp.

metoda analizy składu chemicznego substancji oparta na wykorzystaniu izotopów promieniotwórczych i promieniowaniu jądrowym. w R.a. Do jakościowego i ilościowego oznaczania składu substancji stosuje się instrumenty radiometryczne (patrz Detektory promieniowania jądrowego). Istnieje kilka metod R.a. Bezpośrednie oznaczanie radiometryczne polega na wytrąceniu oznaczanego jonu w postaci nierozpuszczalnego osadu nadmiarem odczynnika o znanym stężeniu, zawierającego izotop promieniotwórczy o znanej aktywności właściwej. Po wytrąceniu określa się radioaktywność osadu lub nadmiaru odczynnika.

Metoda rozcieńczania izotopów opiera się na identyfikacji reakcji chemicznych izotopów danego pierwiastka. W tym celu do analizowanej mieszaniny dodaje się odpowiednią ilość analitu. M 0 zawierający w swoim składzie izotop promieniotwórczy o znanej radioaktywności I 0. Następnie część analitu w stanie czystym wyodrębnia się dowolną dostępną metodą (np. wytrącanie, ekstrakcja, elektroliza) i mierzy masę M 1 i I 1 radioaktywność izolowanej części substancji. Całkowitą zawartość żądanego pierwiastka w analizowanym obiekcie wyznacza się z równości stosunków promieniotwórczości wyizolowanej próbki do radioaktywności wprowadzonej substancji oraz masy wyizolowanej substancji do sumy mas wprowadzonej substancji oraz stwierdzone w analizowanej mieszaninie:

W analizie aktywacji (patrz Analiza aktywacji) badana substancja jest napromieniana (aktywowana) cząstkami jądrowymi lub twardym promieniowaniem γ, a następnie określana jest aktywność powstałych izotopów promieniotwórczych, która jest proporcjonalna do liczby atomów pierwiastka oznaczana zawartość aktywowanego izotopu, intensywność strumienia cząstek jądrowych lub fotonów oraz przekrój poprzeczny reakcji jądrowej prowadzącej do powstania izotopu promieniotwórczego.

Metoda fotoneutronowa polega na emisji neutronów pod wpływem fotonów o wysokiej energii (γ - kwanty) w jądra atomów pierwiastków chemicznych. Liczba neutronów, określona przez detektory neutronów (patrz detektory neutronów), jest proporcjonalna do zawartości analizowanego pierwiastka. Ta energia fotonów musi przekraczać energię wiązania nukleonów w jądrze, co w przypadku większości pierwiastków wynika z analizy radiometrycznej 8 MAW(tylko dla berylu i deuteru wynosi odpowiednio 1,666 MAW i 2.226 MAW; przy zastosowaniu izotopu 124Sb jako źródła kwantów γ, s miγ = 1,7 i 2,1 Maev, beryl można oznaczyć na tle wszystkich pozostałych pierwiastków).

w R.a. Stosowane są także metody oparte na absorpcji neutronów, promieni γ, cząstek β oraz kwantów charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego z izotopów promieniotwórczych. W metodzie analizy opartej na odbiciu elektronów lub pozytonów mierzone jest natężenie odbitego strumienia. Energia cząstek odbitych od pierwiastków lekkich jest wielokrotnie mniejsza niż energia cząstek odbitych od pierwiastków ciężkich, co pozwala określić zawartość pierwiastków ciężkich w ich stopach z pierwiastkami lekkimi oraz w rudach. Zobacz także Analiza radiochemiczna.

Oświetlony.: Kreshkov A.P., Podstawy chemii analitycznej, tom 3 – Fizykochemiczne (instrumentalne) metody analizy, wyd. 3, M., 1970; Niesmejanow An. N., Radiochemia, M., 1972.

- urządzenie do pomiaru aktywności naturalnych lub sztucznych źródeł promieniowania jonizującego...
Duży słownik medyczny
- zespół środków organizacyjno-technicznych służących do określania natężenia promieniowania jonizującego od substancji promieniotwórczych znajdujących się w środowisku i/lub stopnia skażenia promieniotwórczego ludzi...
Obrona Cywilna. Słownik pojęciowy i terminologiczny
- metoda określania cech. i ilości. skład substancji, oparty na zastosowaniu radionuklidów, zwykle wprowadzanych do odczynników lub powstających w analizowanej substancji pod wpływem cząstek jądrowych lub twardych promieni gamma...
- manometr, którego działanie opiera się na radiometrii. efekt. Dwie płyty o różnych temperaturach odpychają się...
Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
- wiek minerałów i skał. skały, a także organiczne. pozostałości, określone przez nagromadzenie w nich produktów rozpadu naturalnych radionuklidów...
Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
- - pomiar natężenia i badanie składu widmowego promieniowania gamma, beta i alfa emitowanego przez jądra naturalnych radionuklidów...
Encyklopedia geologiczna
- patrz Wiek radiologiczny...
Encyklopedia geologiczna
- metoda analizy składu chemicznego substancji oparta na wykorzystaniu izotopów promieniotwórczych i promieniowaniu jądrowym...
Wielka encyklopedia radziecka
- metoda określania składu jakościowego i ilościowego substancji, oparta na wykorzystaniu radionuklidów, zwykle wprowadzanych do odczynników lub powstających w badanej substancji pod wpływem cząstek jądrowych lub...
- manometr, którego działanie opiera się na efekcie radiometrycznym. Dwie płyty o różnych temperaturach odpychają się...
Duży słownik encyklopedyczny
- wiek minerałów i skał oraz pozostałości organicznych, określony przez nagromadzenie w nich produktów rozpadu naturalnych radionuklidów...
Duży słownik encyklopedyczny
- ...
- ...
Słownik ortografii – podręcznik
- radiometr...
Słownik ortografii rosyjskiej
- ...
Formy słów
- przym., liczba synonimów: 1 prześwietlenie...
Słownik synonimów

„Analiza radiometryczna” w książkach

107. Analiza czynnikowa produktywności kapitału. Analiza wykorzystania sprzętu

Z książki Analiza ekonomiczna. Ściągawki autor Olszewska Natalia

107. Analiza czynnikowa produktywności kapitału. Analiza wykorzystania sprzętu Analiza czynnikowa produktywności kapitału. Należy zbudować czynnikowy model produktywności kapitału: FO = FO a · UD a, gdzie UD a jest udziałem aktywnej części środków w koszcie wszystkich środków trwałych; FO a – produktywność kapitału aktywnej części systemu operacyjnego

T.N.Panczenko. Strawsona i Wittgensteina. Analiza jako identyfikacja formalnej struktury języka nieformalnego, a analiza jako terapia

Z książki Idee filozoficzne Ludwiga Wittgensteina autor Gryaznow Aleksander Feodosiewicz

T.N.Panczenko. Strawsona i Wittgensteina. Analiza jako identyfikacja formalnej struktury języka nieformalnego i analiza jako terapia*** Ludwig Wittgenstein i Peter Strawson w jakiś sposób wyznaczają granice filozofii analizy, jej początek i koniec. Jeden z nich należy do

§ 34. Zasadniczy rozwój metody fenomenologicznej. Analiza transcendentalna jako analiza ejdetyczna

Z książki Refleksje kartezjańskie autor Husserla Edmunda

§ 34. Zasadniczy rozwój metody fenomenologicznej. Analiza transcendentalna jako analiza ejdetyczna W doktrynie Jaźni, jako bieguna jej aktów i podłoża nawyków, poruszyliśmy już i w ważnym miejscu problemy genezy fenomenologicznej, a co za tym idzie,

Wakuometr radiometryczny

Z książki Wielka Encyklopedia Technologii autor Zespół autorów

Wakuometr radiometryczny Urządzenie do pomiaru ciśnienia całkowitego, granica pomiaru odpowiada 10-2 N/m2. Dotyczy wakuometrów tworzonych na podstawie pośrednich pomiarów ciśnienia.Wakuometr radiometryczny opiera się na efekcie radiometrycznym. Składa się z dwóch

Analiza radiometryczna

TSB

Efekt radiometryczny

Z książki Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej (RA) autora TSB

Lekcja nr 96. Analiza konta i analiza subconto

Z książki 1C: Księgowość 8 od podstaw. 100 lekcji dla początkujących autor Gładki Aleksiej Anatoliewicz

Lekcja nr 96. Analiza konta i analiza subconto Analiza konta jest również jednym z popularnych raportów w programie 1C. Aby wygenerować taki raport należy wykonać polecenie z menu głównego Raporty | Analiza rachunku, następnie w oknie, które zostanie otwarte, wskaż okres raportowania, konto i

2.4. ANALIZA WYMAGAŃ SYSTEMOWYCH (ANALIZA SYSTEMOWA) I FORMUŁOWANIE CELÓW

Z książki Technologie programowania autor Kamaev V A

2.4. ANALIZA WYMAGAŃ SYSTEMOWYCH (ANALIZA SYSTEMOWA) I FORMUŁOWANIE CELÓW Zadaniem optymalizacji rozwoju programu jest osiągnięcie celów przy możliwie minimalnych nakładach zasobów.Analiza systemowa, w odróżnieniu od wstępnych badań systemowych, jest

Pytanie 47. Analiza sprawy zleceniodawcy. Podstawa faktyczna i prawna. Analiza dowodów.

Z książki Egzamin adwokacki autora

Pytanie 47. Analiza sprawy zleceniodawcy. Podstawa faktyczna i prawna. Analiza dowodów. Uczciwe, rozsądne i sumienne świadczenie pomocy prawnej w jakiejkolwiek formie, czy to konsultacji, sporządzania różnych dokumentów, reprezentacji interesów czy obrony w ramach

9. Nauka w służbie toksykologii. Analiza spektralna. Kryształy i temperatury topnienia. Rentgenowska analiza strukturalna. Chromatografia

Z książki Sto lat medycyny sądowej przez Torvalda Jurgena

9. Nauka w służbie toksykologii. Analiza spektralna. Kryształy i temperatury topnienia. Rentgenowska analiza strukturalna. Chromatografia Tymczasem wydarzenia, które miały miejsce podczas procesu Buchanana, stały się znane na całym świecie. Z całym brakiem szacunku dla amerykańskiej nauki tamtych lat, to

4. Badania i analizy rynku (analiza otoczenia biznesowego organizacji)

Z książki Planowanie biznesowe: notatki z wykładów autorka Beketova Olga

4. Badania i analizy rynku (analiza otoczenia biznesowego organizacji) Badanie i analiza rynku sprzedaży to jeden z najważniejszych etapów przygotowywania biznesplanów, który powinien odpowiedzieć na pytania o to, kto, dlaczego i w jakich ilościach kupuje lub będzie kupować produkty

5.1. Analiza otoczenia zewnętrznego i wewnętrznego organizacji, analiza SWOT

Z książki Decyzje zarządcze autor Łapygin Jurij Nikołajewicz

5.1. Analiza otoczenia zewnętrznego i wewnętrznego organizacji, analiza SWOT Otoczenie zewnętrzne i adaptacja systemu Organizacje, jak każdy system, są odizolowane od środowiska zewnętrznego i jednocześnie połączone z otoczeniem zewnętrznym w taki sposób, że otrzymują zasoby, których potrzebują, ze środowiska zewnętrznego i

4. Analiza mocnych i słabych stron projektu, jego perspektyw i zagrożeń (analiza SWOT)

autor Filonenko Igor

4. Analiza mocnych i słabych stron projektu, jego perspektyw i zagrożeń (analiza SWOT) Przy ocenie możliwości uruchomienia nowego projektu rolę odgrywa splot czynników, a wynik finansowy nie zawsze jest najważniejszy. Na przykład dla firmy wystawienniczej

5. Analiza polityczna, ekonomiczna, społeczna i technologiczna (analiza PEST)

Z książki Zarządzanie wystawą: strategie zarządzania i komunikacja marketingowa autor Filonenko Igor

5. Analiza polityczna, ekonomiczna, społeczna i technologiczna (Analiza PEST) Aby mieć pewność, że w procesie planowania nie pominięto czynników politycznych, społecznych, ekonomicznych lub technologicznych, należy poddać projekt wystawy końcowemu testowi,

Analiza narracji pacjentów: CCRT i analiza dyskursu

Z książki Doświadczenia w badaniu historii osobistej autor Kałmykowa Ekaterina Semenowna

Metody analizy radiometrycznej opierają się na pomiarze promieniowania emitowanego przez pierwiastki promieniotwórcze. Do rejestracji promieniowania stosuje się specjalne instalacje wykorzystujące liczniki Geigera-Mullera (ryc. 73). Kiedy działa odbiornik promieniowania radioaktywnego, powstaje w nim prąd elektryczny w postaci krótkotrwałych impulsów, które są wzmacniane przez specjalny sprzęt radiowy, wyrównywane pod względem wartości i przesyłane do rejestrującego urządzenia zliczającego.

Radiometryczne metody analizy mają wiele zalet w porównaniu z metodami chemicznymi. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na ich wysoką czułość, która jest znacznie wyższa niż czułość chemicznych i innych metod analizy fizyko-fizykochemicznej.

Czułość tych metod charakteryzują m.in. następujące dane:

Te metody analityczne służą do ilościowego oznaczania pierwiastków śladowych różnych pierwiastków w metalach i niemetalach o wysokiej czystości.

Należy jednak zaznaczyć, że dokładność metod radiometrycznych jest niska i jest (względna). Chemiczne metody analizy są dokładniejsze. Jednak tam, gdzie konwencjonalne metody analizy grawimetrycznej i wolumetrycznej powodują duże błędy, jak na przykład przy oznaczaniu znikomych zanieczyszczeń, niezastąpione są metody radiometryczne.

Wyróżnia się następujące metody radiometryczne:

1. Metoda rozcieńczania izotopów. Metoda rozcieńczania izotopowego, jak sama nazwa wskazuje, polega na rozcieńczeniu radioznakowanego związku nieaktywnym składnikiem mieszaniny. W tym celu do analizowanej mieszaniny należy dodać odpowiednią ilość związku znakowanego jednym z radioizotopów, którego skład odpowiada oznaczanemu składnikowi.

W tym przypadku zmniejszy się aktywność właściwa związku znakowanego izotopem promieniotwórczym. Jeśli wyizoluje się część analitu, można oznaczyć końcową aktywność właściwą. Znając początkowe i końcowe działania specyficzne, łatwo jest obliczyć zawartość analitu.

Zaletą tej metody analizy jest brak konieczności ilościowej izolacji analitu pod warunkiem całkowitego wymieszania izotopów. Wystarczy wyizolować tylko jego część w postaci chemicznie czystej.

Ryż. 73. Instalacje do rejestracji promieniowania radioaktywnego: a - liczniki Geigera-Mullera; b - wygląd instalacji liczącej; c - schemat instalacji zliczającej; 1 - gazomierz; 2 - prostownik wysokiego napięcia; 3 - wzmacniacz; 4 - urządzenie przetwarzające; 5 - licznik elektromechaniczny.

Jeżeli pewna ilość substancji odpowiadająca składem oznaczanemu związkowi ma masę i radioaktywność A, to jej aktywność właściwa 1g jest równa:

Dodając dokładną ilość takiej substancji do określonej porcji analizowanego związku nieaktywnego, aktywność właściwa mieszaniny będzie równa:

Rozwiązując podany powyżej układ równań otrzymujemy:

ale od tego czasu

gdzie to objętość roztworu radioaktywnego o znanym stężeniu, C to objętość badanego roztworu, - stężenie analizowanego roztworu.

Jeżeli , wzór (1) przyjmuje postać:

Metoda rozcieńczeń izotopowych ma przewagę nad innymi metodami radiometrycznymi w przypadkach, gdy całkowite wyizolowanie substancji badanej z analizowanej mieszaniny jest trudne lub niemożliwe.

2. Analiza radioaktywacji. Zasada tej metody polega na przekształceniu izotopów trwałych pierwiastka w izotopy promieniotwórcze, których pomiar radioaktywności stanowi kryterium zawartości tego pierwiastka w analizowanym obiekcie. W tym celu analizowane próbki poddaje się napromienianiu np. w reaktorze jądrowym.

Aktywność mierzy się za pomocą specjalnych urządzeń liczących.

Okres półtrwania i energia promieniowania są specyficzne dla poszczególnych radioizotopów, co oznacza, że za pomocą analizy radioaktywacji można monitorować czystość powstałych substancji.

Równolegle z substancją badaną napromieniowywane są próbki wzorcowe zawierające dokładnie znane ilości oznaczanych pierwiastków. Porównując aktywność próbki analitu i próbki wzorcowej w tych samych warunkach, można obliczyć zawartość oznaczanego pierwiastka.

Metodą analizy radioaktywacyjnej możliwe jest oznaczenie śladowych ilości różnych pierwiastków w wodzie morskiej; metale ziem rzadkich w rudach; złoto, platyna, pallad i iryd w srebrze i niklu; nikiel, kobalt, miedź, arsen, tellur w antymonie itp.

Radiometryczne metody analizy obejmują również: radiochromatografię, absorpcjometrię neutronów, miareczkowanie radiometryczne itp.

Atomy pierwiastków chemicznych składają się z dodatnio naładowanego jądra i ujemnie naładowanych elektronów powłoki. Jądro składa się z nukleonów, do których należą neutrony i protony (ryc. 57). Liczba protonów określa liczbę pierwiastków, a suma liczby protonów i neutronów jest równa liczbie masowej. Pierwiastki, których atomy mają tę samą liczbę protonów, ale różne liczby masowe, nazywane są izotopami danego pierwiastka chemicznego.

Ryż. 57.

Zjawisko promieniotwórczości naturalnej to proces samoistnej przemiany niestabilnych jąder atomów niektórych pierwiastków skorupy ziemskiej w jądra innych pierwiastków. Procesowi samoistnego rozpadu towarzyszy emisja cząstek alfa, beta i kwantów gamma. Znanych jest ponad 230 radioaktywnych izotopów różnych pierwiastków, zwanych radioaktywnymi nuklidami (radionuklidami), ale najważniejsze dla badań radiometrycznych są izotopy potasu, toru i uranu.

Większość pierwiastków promieniotwórczych tworzy rodziny, w których każdy pierwiastek powstaje z poprzedniego, w wyniku rozpadu b i c łańcuch rozpadu trwa aż do powstania stabilnego jądra atomowego. Zatem w procesie przekształcania 238 U w stabilny ołów powstaje 14 elementów pośrednich (ryc. 58).

Podczas pracy z naturalnymi i sztucznymi radionuklidami określa się ich masę, stężenie, dawkę i moc dawki promieniowania. Masę długożyciowych nuklidów promieniotwórczych określa się w kg, g, mg.

Ryż. 58. Radioaktywny rad 238 U (Kunshchikov B.K., Kunshchikova M.K., 1976)

Jednostką SI określającą aktywność radionuklidów jest bekerel (Bq) - jest to aktywność dowolnego nuklidu, w którym 1 jądro rozpada się w ciągu 1 sekundy. Jednostka została nazwana na cześć francuskiego fizyka i laureata Nagrody Nobla Antoine’a Henriego Becquerela.

Bardzo często w praktyce stosuje się niesystemową jednostkę aktywności - Curie (Ci) - 3,7x10 10 Bq (disp/s). Jednostka ta powstała historycznie: 1 gram radu-226 ma taką aktywność w równowadze z produktami rozpadu pochodnego. To właśnie z radem-226 przez wiele lat pracowali laureaci Nagrody Nobla, francuscy małżonkowie naukowi Pierre Curie i Maria Skłodowska-Curie.

Wielkość dawki, tj. napromieniowanie na jednostkę czasu w radiometrii wyraża się w amperach na kilogram (A/kg) i mikroroentgenach na godzinę (μR/h).

Im wyższe stężenie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych w skałach i rudach, tym wyższa radioaktywność. Minerały skałotwórcze można podzielić na cztery grupy w zależności od ich radioaktywności:

1. Grupę minerałów o bardzo wysokiej radioaktywności stanowią minerały uranu (pierwotne - uranit, blenda smołowa, wtórne - węglany, fosforany, siarczany uranylu itp.), tor (torianit, toryt, monacyt itp.);
2. Grupa minerałów silnie radioaktywnych – minerały zawierające potas-40 (skalenie, sole potasowe);
3. Grupa minerałów o średniej radioaktywności - magnetyt, limonit, siarczki itp.;
4. Grupa minerałów o niskiej radioaktywności - kwarc, kalcyt, gips, sól kamienna itp.

W związku z tym radioaktywność skał zależy od radioaktywności minerałów tworzących skały i waha się w bardzo szerokich granicach w zależności od składu jakościowego i ilościowego minerałów, warunków powstawania, wieku i stopnia metamorfizmu. Stężenie pierwiastków promieniotwórczych w skałach magmowych wzrasta od skał ultramaficznych do skał felsowych.

Podstawą metod radiometrycznych jest identyfikacja i badanie promieniotwórczości naturalnej minerałów i skał. Metody radiometryczne można podzielić na metody polowe i laboratoryjne.

Wszystkie metody radiometryczne poszukiwań terenowych mają charakter geochemiczny, ponieważ badają pola geochemiczne pierwiastków promieniotwórczych w celu identyfikacji ich rozpraszających halo. W warunkach laboratoryjnych metody radiometryczne służą do oznaczania zawartości pierwiastków promieniotwórczych w minerałach, skałach, wodzie i gazach.

Stosując metody radiometryczne, można rozwiązać następujące problemy:

- kartowanie geologiczne, które opiera się na różnicy radioaktywności poszczególnych typów skał, a także na wzroście radioaktywności skał w strefie zaburzeń tektonicznych;
- podział litologiczny skał. W tym przypadku metoda r badania odwiertów w połączeniu z innymi metodami geofizycznymi jest bardzo istotna w przypadku, gdy odwierty wiercone są bez pobierania próbek rdzeniowych lub uzysk rdzenia jest niewielki;
- Metody radiometryczne znajdują szerokie zastosowanie we wszelkiego rodzaju poszukiwaniach i rozpoznawaniu minerałów genetycznie i paragenetycznie związanych z uranem i torem. Na przykład złoża pierwiastków ziem rzadkich, boksytu, cyny i berylu są powiązane ze zwiększoną zawartością toru; do złóż niobu, tantalu, wolframu, molibdenu - uranu; do niektórych złóż polimetalicznych - potas;
- poszukiwania, określanie głębokości i miąższości złóż rud oraz wyznaczanie granic występowania. Maksymalna wartość radioaktywności pierwiastków w skorupie ziemskiej ogranicza się do górnej części geosfery granitowej o miąższości 25-30 km;
- określenie bezwzględnego wieku skał na podstawie faktu, że proces rozpadu promieniotwórczego przebiega ze stałą szybkością, niezależną od otaczających warunków fizykochemicznych.

Głównymi metodami radiometrii są badania gamma, w których rejestruje się natężenie promieniowania gamma, oraz w mniejszym stopniu badanie emanacji, polegające na pomiarze stężenia emanacji w glebie i powietrzu (czyli promieniowania gazów radioaktywnych jest mierzone).

Promieniowanie radioaktywne można wykryć dwiema metodami: jonizacyjną i impulsową. W metodzie jonizacyjnej jako urządzenia rejestrujące wykorzystuje się komory jonizacyjne, natomiast w metodzie impulsowej stosuje się liczniki promieniowania.

W komorach jonizacyjnych mierzy się natężenie promieniowania b, które ma dużą zdolność jonizacji, rzadziej promieniowania c. Wszystkie rodzaje promieniowania rejestrowane są za pomocą liczników.

Komora jonizacyjna (ryc. 59) zawiera gaz i dwie elektrody, do których przykładane jest napięcie kilkuset woltów. Pod wpływem promieni alfa, beta lub wtórnych cząstek naładowanych powstałych w wyniku absorpcji neutronów gaz ulega jonizacji, a powstałe wolne elektrony i jony przemieszczają się do elektrod. W rezultacie w obwodzie powstaje prąd. Mierząc ją lub różnicę potencjałów, można określić natężenie promieniowania wywołującego jonizację.

Ryż. 59. Schemat komory jonizacyjnej: 1 - powierzchnia wewnętrzna i rdzeń komory (elektroda dodatnia); 2 - metalowy pierścień (elektroda ujemna); 3 - dno komory; 4 - izolator bursztynowy; 5 - pierścień zabezpieczający

W licznikach wyładowań gazowych (licznik Geigera-Müllera) cylinder pod zmniejszonym ciśnieniem zawiera gaz obojętny (zwykle argon do pomiaru promieni gamma lub hel do określania strumienia neutronów) i dwie elektrody pod wysokim napięciem (do 1000 V) ( Ryc. 60).

Ryż. 60. Schemat szklanego licznika Geigera-Müllera (http://bse.sci-lib.com): 1 - hermetycznie zamknięta rurka szklana; 2 - katoda (cienka warstwa miedzi na rurce ze stali nierdzewnej); 3 - wyjście katodowe; 4 - anoda (cienka rozciągnięta nić)

Kiedy pojawi się co najmniej jedna para jonów, następuje krótkie wyładowanie. Kiedy balon zostanie naświetlony promieniami gamma, pojawiają się naładowane cząstki wtórne (jony i elektrony) i obserwuje się w nim układ wyładowań w postaci impulsów prądu, który można wykryć.

Licznik scyntylacyjny składa się ze scyntylatora (kryształów nieorganicznych lub organicznych, ciekłych i gazowych), zdolnego do emitowania błysków światła pod wpływem promieni gamma (ryc. 61). Kwanty światła uderzając w fotokatodę fotopowielacza, wybijają z niej elektrony. Ze względu na emisję wtórną i obecność dużej liczby elektrod pod rosnącym napięciem w fotopowielaczu pojawia się lawinowy, rosnący przepływ elektronów. W rezultacie na anodzie gromadzi się 10 5-10 10 razy więcej elektronów niż zostało wyrzuconych z fotokatody, a w obwodzie powstaje prąd elektryczny. Licznik scyntylacyjny zapewnia znacznie wyższą skuteczność rejestracji kwantów g (do 30-50% lub więcej) niż liczniki wyładowań gazowych i umożliwia badanie składu widmowego promieniowania. Liczniki scyntylacyjne mają niższy poziom tła własnego i kosmicznego.

Ryż. 61.

Terenowe urządzenia radiometryczne przeznaczone są do pomiaru aktywności b -, c - i d - skał podczas badań pieszych, samochodowych i lotniczych, do wykrywania i oznaczania stężeń emisji promieniotwórczych w wyrobiskach górniczych, powietrzu gruntowym i wodzie. W zależności od rodzaju stosowanych liczników urządzenia dzielą się na wyładowcze gazowe i scyntylacyjne. spektralny radiometryczny minerał pierwiastkowy

Do pomiarów gamma wykorzystuje się różnego rodzaju radiometry terenowe z czujnikiem zegarowym na wyjściu. Używając słuchawek, możesz zapewnić dźwiękową sygnalizację tętna. Urządzenie składa się ze zdalnej sondy, panelu sterującego i zasilacza z baterii suchych anodowych. Aby móc określić natężenie promieniowania gamma w skali mikroamperomierza pomiarowego, radiometry kalibruje się. W tym celu wykorzystuje się modelowy emiter radu, umieszczony w kolimatorze w celu wytworzenia wąskiej wiązki promieniowania gamma. Oprócz liczników scyntylacyjnych urządzenia te zawierają dyskryminatory, które służą do określania intensywności promieni gamma o różnych poziomach energii.

Do badania stężenia radonu w powietrzu podpowierzchniowym wykorzystuje się emanometry, które składają się z próbnika, pompy tłokowej, komory scyntylacyjnej, konsoli pomiarowej i łączących rurek gumowych.

Wyznaczanie stężeń emanacji opiera się na rejestracji cząstek b emitowanych przez pierwiastki promieniotwórcze próbki za pomocą otwartego detektora scyntylacyjnego. Urządzenie zasilane jest akumulatorami z suchą anodą.

Metody radiometryczne, w zależności od rodzaju zastosowanego promieniowania, dzielą się na metody b, c i d.

Promieniowanie alfa to strumień dodatnio naładowanych cząstek (jąder atomów helu), których energia na drodze o długości około 10 cm w powietrzu i ułamkach milimetrów w skałach jest zużywana na jonizację i ogrzewanie otoczenia, dzięki czemu ich zdolność penetracji jest bardzo niska. Te. Rozpad b to wyrzut (emisja) cząstki a z jądra atomu, a cząstka b to 2 protony i 2 neutrony, czyli jądro atomu helu o masie 4 jednostek i a ładunek +2. Prędkość cząstek b przy opuszczaniu jądra wynosi od 12 do 20 tys. km/s. Tak więc, na przykład, rozpad b uranu zawsze wytwarza tor, rozpad a toru zawsze wytwarza rad, rozpad radu wytwarza radon, następnie polon, a na końcu ołów. W tym przypadku z określonego izotopu uranu-238 powstaje tor-234 (ryc. 62), następnie rad-230, radon-226 itp.

Ryż. 62.

Metodę b stosuje się do pomiaru promieniowania b i określenia stężenia pierwiastków promieniotwórczych (U, 222 Rn, 226 Ra itp.) w radioaktywnych rudach i skałach. Stosowanie metody b jest zadaniem trudnym ze względu na specyfikę cząstek b.

Do pomiaru promieniowania B stosuje się komórkowe układy scyntylacyjne, proporcjonalne liczniki przepływu gazu i liczniki cieczy scyntylacyjnej w połączeniu z przedwzmacniaczem, wzmacniaczem, źródłem wysokiego napięcia, urządzeniami zliczającymi i rejestrującymi.

Promieniowanie beta to przepływ elektronów (promieniowanie B lub najczęściej po prostu B - promieniowanie) lub pozytonów (promieniowanie B +) powstający w wyniku rozpadu promieniotwórczego (ryc. 63). Obecnie znanych jest około 900 b - izotopów promieniotwórczych. Masa cząstek b jest kilkadziesiąt tysięcy razy mniejsza niż masa cząstek b. W zależności od charakteru źródła promieniowania β, prędkość tych cząstek może mieścić się w przedziale 0,3-0,99 prędkości światła. Maksymalna wartość promieniowania β wynosi 4 miliony elektronowoltów (MeV). B - cząstki powodują głównie jonizację środowiska, tj. powstawanie jonów dodatnich i wolnych elektronów w wyniku wyrzucania elektronów z zewnętrznych powłok atomów.

Ryż. 63.

Metody terenowe wykorzystujące metodę - służą do wyznaczania halo dyspersyjnych pierwiastków promieniotwórczych w powierzchniowej warstwie skał lub gleb. Pomiar promieniowania β przeprowadza się metodami jonizacyjnymi, ale najczęściej dokonuje się go metodą impulsową na radiometrach laboratoryjnych. W warunkach laboratoryjnych metoda jest główną metodą oznaczania zawartości uranu w rudach uranowych. Radioaktywność próbki rudy porównuje się za pomocą promieni z radioaktywnością wzorca w tych samych warunkach pomiaru.

Metodę c można stosować w połączeniu z metodą g. Złożona metoda c - d - opiera się na różnicy w udziale każdego składnika w mierzonej aktywności próbki.

Promieniowanie gamma to strumień promieniowania elektromagnetycznego o bardzo wysokiej częstotliwości (ryc. 64). Chociaż są rozproszone i pochłaniane przez środowisko, ze względu na swoją neutralność elektryczną mają większą zdolność penetracji (setki metrów w powietrzu i do metra w skałach). Ilość i stężenie pierwiastków długożyciowych (U, Th, 40K) w skale zależy od ich masy i zawartości procentowej (lub równoważnej zawartości uranu).

Ryż. 64.

Istnieją różne urządzenia o różnej wrażliwości na promieniowanie G. Wybór optymalnego urządzenia zależy od warunków badania i wymagań dotyczących jego wyników. Większość przyrządów mierzy moc dawki ekspozycyjnej promieniowania gamma od 0,1 do 10 000 μR/h w zakresie energii od 80 keV do 2,6 MeV. Laboratoryjna metoda g służy do oznaczania zawartości g - pierwiastków promieniotwórczych w próbkach. Pomiary promieniowania g próbek przeprowadza się metodą impulsową lub licznikami scyntylacyjnymi. Zastosowanie tych liczników umożliwia wykonywanie pomiarów g z dużą czułością. Następnie następuje porównanie aktywności badanej próbki z aktywnością wzorca w tych samych warunkach geometrycznych i późniejsze obliczenia.

Metody analizy radiometrycznej opierają się na pomiarze promieniowania emitowanego przez pierwiastki promieniotwórcze. Do rejestracji promieniowania stosuje się specjalne instalacje wykorzystujące liczniki Geigera-Mullera. Kiedy działa odbiornik promieniowania radioaktywnego, powstaje w nim prąd elektryczny w postaci krótkotrwałych impulsów, które są wzmacniane przez specjalny sprzęt radiowy, wyrównywane pod względem wartości i przesyłane do rejestrującego urządzenia zliczającego.

Izotopy promieniotwórcze wykorzystuje się w następujących metodach analizy: metoda strącania w obecności pierwiastka promieniotwórczego; metoda rozcieńczania izotopowego; miareczkowanie radiometryczne; analiza aktywacji; definicje oparte na pomiarach radioaktywności naturalnie występujących izotopów itp.

Metoda rozcieńczania izotopów opiera się na identyfikacji reakcji chemicznych izotopów danego pierwiastka. W tym celu do analizowanej mieszaniny dodaje się pewną ilość analitu m 0, zawierającą w swoim składzie izotop promieniotwórczy o znanej radioaktywności I 0. Następnie część analitu w stanie czystym wyodrębnia się dowolną dostępną metodą (na przykład wytrącanie, ekstrakcja, elektroliza) i mierzy się masę m 1 i I 1 radioaktywność izolowanej części substancji. Całkowitą zawartość żądanego pierwiastka w analizowanym obiekcie wyznacza się z równości stosunków promieniotwórczości wyizolowanej próbki do radioaktywności wprowadzonej substancji oraz masy wyizolowanej substancji do sumy mas wprowadzonej substancji oraz stwierdzone w analizowanej mieszaninie:

Metoda rozcieńczeń izotopowych ma przewagę nad innymi metodami radiometrycznymi w przypadkach, gdy całkowite wyizolowanie substancji badanej z analizowanej mieszaniny jest trudne lub niemożliwe.

Analiza radioaktywacji. Zasada tej metody polega na przekształceniu izotopów trwałych pierwiastka w izotopy promieniotwórcze, których pomiar radioaktywności stanowi kryterium zawartości tego pierwiastka w analizowanym obiekcie. W tym celu analizowane próbki poddaje się napromienianiu np. w reaktorze jądrowym. Aktywność mierzy się za pomocą specjalnych urządzeń liczących. Okres półtrwania i energia promieniowania są specyficzne dla poszczególnych radioizotopów, co oznacza, że za pomocą analizy radioaktywacji można monitorować czystość powstałych substancji.

Mierząc promieniotwórczość i znając czas napromieniania, natężenie przepływu napromieniających cząstek oraz odpowiednie dane fizyki jądrowej oznaczanego pierwiastka, można obliczyć jego masę. Równolegle z substancją badaną napromieniowywane są próbki wzorcowe zawierające dokładnie znane ilości oznaczanych pierwiastków. Porównując aktywność próbki analitu i próbki wzorcowej w tych samych warunkach, można obliczyć zawartość oznaczanego pierwiastka.

Metoda radioaktywacji ma wiele zalet w porównaniu z innymi metodami analizy. Metoda jest bardzo czuła. Jej główną wadą jest to, że nie wszystkie elementy można wyznaczyć tą metodą. Pierwiastek radioaktywny powstający po napromieniowaniu musi mieć stosunkowo długi okres półtrwania, wystarczający, aby zapewnić czas na chemiczne rozdzielenie i pomiar aktywności izolowanego pierwiastka. Metodą analizy radioaktywacyjnej możliwe jest oznaczenie śladowych ilości różnych pierwiastków w wodzie morskiej; metale ziem rzadkich w rudach; złoto, platyna, pallad i iryd w srebrze i niklu; nikiel, kobalt, miedź, arsen, tellur w antymonie itp.

Metoda fotoneutronowa polega na emisji neutronów w wyniku działania wysokoenergetycznych fotonów (kwantów γ) na jądra atomów pierwiastków chemicznych. Liczba neutronów wykrytych przez detektory neutronów jest proporcjonalna do zawartości analizowanego pierwiastka. Ta energia fotonów musi przekraczać energię wiązania nukleonów w jądrze, która dla większości pierwiastków wynosi 8 Me. B (tylko dla berylu i deuteru wynosi odpowiednio 1,666 Me. V i 2,226 Me. V; wykorzystując izotop 124 Sb jako źródło kwantów γ, przy Eγ = 1,7 i 2,1 Me. V, można oznaczyć beryl na tle wszystkich pozostałych elementów).

Radiometria wykorzystuje także metody oparte na absorpcji neutronów, promieni γ, cząstek β oraz kwantów charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego z izotopów promieniotwórczych. W metodzie analizy opartej na odbiciu elektronów lub pozytonów mierzone jest natężenie odbitego strumienia. Energia cząstek odbitych od pierwiastków lekkich jest wielokrotnie mniejsza niż energia cząstek odbitych od pierwiastków ciężkich, co pozwala określić zawartość pierwiastków ciężkich w ich stopach z pierwiastkami lekkimi oraz w rudach.

Instalacja do rejestracji promieniowania radioaktywnego a) liczniki Geigera-Mullera b) wygląd instalacji zliczającej c) schemat instalacji zliczającej: 1 - gazomierz, 2 - prostownik wysokiego napięcia, 3 - wzmacniacz, 4 - urządzenie przeliczające, 5 - elektromechaniczny lada

Zastosowanie radioaktywności w chemii analitycznej jest bardzo różnorodne. Pomiary radioaktywności znajdują również szerokie zastosowanie w celach badawczych: do badania mechanizmów reakcji chemicznych, określania rozpuszczalności związków słabo rozpuszczalnych, badania procesów separacji oraz do rozwiązywania wielu innych problemów, w tym do wyznaczania najważniejszych stałych fizykochemicznych (stałych stabilności koordynacji związki, stałe procesów wymiany jonowej itp.) .d.).