1-bap. Radioaktivleniw analiziniń teoriyalıq tiykarları

1-bap. Radioaktivleniw analiziniń teoriyalıq tiykarları

1. 
   Aktivlestiriw analizi elementler quramın anıqlawdıń tiykarġı usılları
   

Aktivlestiriw analizi hár qıylı tábiyiy hám jasalma materiallar hám átirap - ortalıq obektlerinde elementlerdiń quramın anıqlaw hám anıqlawdıń tiykarǵı yadro - fizikalıq usılların ańlatadı. Usıl atom yadrolarınıń dúzilisi, yadro reaksiyalarınıń kesindileri, sxemaları hám radionuklidlerdiń ıdıraw múmkinshiligı, radiatsiya energiyası, sonıń menen birge, mikroelementlerdi ajıratıw hám aldınan koncentraciyalawdıń zamanagóy usıllarına tiyisli fundamental túsinikler hám maǵlıwmatlarǵa tiykarlanadı. Aktivlestiriw analizi elementlerdi anıqlawdıń tómen shegaraları (10 -12-10 -13 g), analizdiń tezligi hám tákirarlanıwshılıġı, 20 hám odan artıq elementlerdi bir waqtıniń ózinde buzbastan anıqlaw múmkinshiligi sıyaqlı basqa usıllarǵa salıstırǵanda abzallıqları sebepli keń tarqaldı. Arnawlı ximiyalıq usıllar hám instrumental usıllardan paydalanıw atmosferanıń sirt qatlamındaǵı metallardıń fon quramın, biologiyalıq obektlerdegi, ásirese taza elementlerdegi qospalardıń ız muǵdarın anıqlawǵa hám úlgilerdegi elementlerdiń ximiyalıq formasın anıqlawǵa múmkinshilik beredi. Bir neshe mikrogramdan (meteoritler yamasa ay topıraǵı sıyaqlı erisiw qıyın bolǵan úlgiler ushın zárúrli) bir neshe júz grammġa deyin bolǵan úlgilerdiń massa diapazonında analiz qılıw qábileti úlken áhmiyetke iye. Sonı atap ótiw kerek, úlgilerdegi elementlerdiń quramın aktivlestiriw usılı menen anıqlawda salıstırmalı qátelik 10% ten aspaydı hám qaytalanǵanlıq 5 - 15% in quraydı hám izbe - iz analizlerde 0,1 - 0,5% ke shekem asırılıwı múmkin. Házirgi waqıtta aktivlestiriw analiziniń bir qansha túrleri bar. Biraq, bul usıllardıń barlıǵı ushın ulıwma zat neytronlar, gamma kvantlar yamasa zaryadlanǵan bólekler tárepinen elementtıń aktivlesiwi hám qozǵaltılǵan yadrolardıń nurlanıwınıń spektral quramın yamasa payda bolǵan radioaktiv izotopların keyinirek dizimge aldı. Birinshi eki usıl eń keń tarqalǵan. Zaryadlanǵan bólekshelerde aktivlesiw analizi elementte qısqa aralıqta jaylasqanlıǵı sebepli, tiykarlanıp, juqa qatlamlardı analiz qılıw hám sirt tásirin úyreniwde qollanıladı. [1]
Aktivlestiriw analizin ótkeriw ushın sınaq úlgisi (úlgi) yadrolıq reaktordagi neytronlar sıyaqlı bombardıman bólekler aǵımı menen nurlanadi. Bunda da turaqlı, hám radioaktiv nuklidler (radionuklidler) payda boladı, olar túrli ómir hám jemiriliw energiyaları menen ajıralıp turadı. Nurlanġan úlginiń radioaktivligi payda bolǵan radionuklidler muǵdarına tuwrıdan - tuwrı proportsional bolıp tabıladı. Sol sebepli radionuklid muǵdarı onıń aktivligi A menen qolay tárizde ańlatıladı, yaǵnıy waqıt birligindegi ıdıraw sanı, sebebi bul baha túrli detektorlar járdeminde ólsheniwi múmkin. Radionuklidtiń aktivligin esaplaw teńlemesi tómendegishe kórinedi:
. (1)
Málim bir waqıtta úlgidegi A radionuklidiniń aktivligin bilip, radioaktiv yadrolar sanı hám olardıń massasın esaplaw múmkin:
, (2)
Bul jerde m - radioaktiv yadrolardıń massası (g), M - radioizotoptıń massa sanı.
Sınaq úlgisin nurlandırıw waqtında radionuklidtiń toplanıw tezligin differentsial teńleme menen xarakteristikalaw múmkin:
, (3)
Bul jerde σФN_x - úlgidegi radioaktiv yadrolardıń payda bolıw tezligi, λN - olardıń ıdıraw tezligi, Ф - bombardimon bóleksheler aǵımınıń tıǵızlıǵı (sm – 2 с-1), σ - reaksiya kesimi (sm2), N_x nurlangan úlgidegi analiz qılınıp atırǵan elementtiń turaqlı izotopınıń muǵdarı.
(3) teńlemeni birlestirip, biz nurlanıw waqtında úlgide tóplanǵan radionuklidtiń aktivligin esaplaw ushın ańlatpanı alamız,
, (4)
Bul jerde N - tóplanǵan radioaktiv yadrolar sanı; t_obl - tásir qılıw waqtı.
Eger nurlanıw waqtı yarım jemiriliw dáwiri t_obl >> (8-10) T1/2 den talay uzın bolsa, ol halda (4) tegi eksponensial termin birlikke salıstırǵanda áhmiyetsiz boladı hám keyin
. (5)
Iskerlik toyınǵanlıq yamasa teń salmaqlılıq aktivligi dep ataladı.
Ádette, nurlanıwdan keyin, úlgi anıqlaw bólimine tasıw ushın azmaz waqıt sarıplanadı yamasa úlgi analizge ırkinish beretuǵın qısqa múddetli yadro reakciyası ónimleriniń bólekleniwi ushın arnawlı saqlanadı. ӏdıraw nátiyjesinde anıqlanǵan radionuklidlerdiń aktivligi (1) ańlatpaǵa muwapıq azayadı:
. (6)
Bul jerde A_выд - tásir etiwden keyin anıqlanǵan nuklidtiń aktivligi; t_выд - nurlanıwdıń tawısıwı hám aktivlikti ólshew baslanıwı ortasındaǵı waqıt.
(4) teńlemeni alıw nurlanıw waqtında úlgidegi úyrenilip atırǵan turaqlı N_x yadroları sanınıń azayıwın esapqa almastan ámelge asırıldı, sebebi "janıp ketiw" áhmiyetsiz hám tek sezilerli boladı. Úlken óz - ara tásir kesimli izotoplar hám uzaq múddetli nurlanıw waqtında. Sonıń menen birge, nurlanıw waqtında aktivlestiriwshi bólekshelerdiń aǵıs tıǵızlıǵı ózgermeytuǵınlıǵı shamalaġan.
Dúnyada hár jılı júz mıńnan aslam aktivlestiriw testleri ótkeriledi. Mısalı, Oldermastondaġı ingliz yadro orayında ótkerilgen Isaak Nyuton shashlarınıń neytron aktivlesiw analizi. Altın hám sınap bar ekenligin úyreniw ushın neytron nurlanıwı 5 kún, mishyak, surma hám gúmis ushın bolsa 14 kunge shekem dawam etti. Málim bolıwınsha, toksikligi joqarı bolǵan metallardıń quramı ádettegi dárejeden sezilerli dárejede asıp ketken, sol sebepli Nyutonnıń shashlarındaǵı sınap muǵdarı normadan 40 ese kóp bolǵan. Alınǵan maǵlıwmatlar Nyuton sınaptan záhárleniw sebepli uzaq waqıt kesel bolǵan degen shamanı tastıyıqlaydı.

2.