1-bap. Radioaktivleniw analiziniń teoriyalıq tiykarları

Instrumental hám radioximiyalıq analiz

Instrumental hám radioximiyalıq analiz. Úyrenilip atırǵan úlgilerdiń nurlanıwı úlgige kiritilgen hár qıylı ximiyalıq elementlerdiń radionuklidleri qospasınıń qáliplesiwine alıp keledi. Bólek radionuklidlerdi identifikaciya qılıw yamasa olardıń yadrolıq fizikalıq ózgeshelikleri (shıǵarılatuǵın bóleksheler energiyası hám túri, yarım jemiriliw dáwiri), bul maqsetler ushın gamma - kvant hám β - bólekshe esaplaġıshları hám gamma -spektrometrlerden paydalanǵan halda yamasa radionuklidtiń aktivligin ólshew jolı menen ámelge asıriladı onıń yarım omirin anıqlaw ushın bir muncha waqıt. Sınaq úlgisindegi elementlerdiń quramın esaplaw ushın tiyisliligi belgilengen nurlanıwdıń bólek túrleriniń intensivligi tuwrısındaǵı maǵlıwmatlardan paydalanıladı. 1 - súwrette nopoklik yadrolarınıń gamma - nurları spektrlerinen úlginiń elementar quramın anıqlaw mısalı keltirilgen.

1. 
   súwret. Gamma nurlanıw spektrlerinen úlginiń elementar quramın anıqlaw.
   

Analiz waqtında dizimge alınǵan impulsler sanı, ólshew waqtında aktivliktiń tómenlewin esapqa alǵan halda, tómendegi baylanıslılıq penen ańlatıladı:
. (7)
Bul jerde m_x - úlgide anıqlanıp atırǵan elementtiń massası, Y - izotoptıń salıstırmalı kópligi, γ - nurlanıwdıń kvant rentabelligi, ε - bul túrdegi nurlanıwdı anıqlaw natiyjeliligi, t_изм - ólshew waqtı.
Eger radionuklidtiń yarım parsheleniw dáwiri jetearlishe uzaq bolsa, yaǵnıy keyin (7) ańlatpa tómendegi formanı aladı:
. (8)
(7) yamasa (8) ańlatpalar járdeminde úlgidegi úyrenilip atırǵan m_x elementiniń quramı ΔA nıń ólshengen mánislerinen esaplanadı. Itibar beriń, aqırǵı teńlemeden (8) yarım parsheleniw dáwirdiń asıwı menen paydalı belgilengen signallar sanı azayadı. Sonday etip, qısqa múddetli radionuklidler ushın úlgilerdi analiz qılıwda analizdiń tezligi joqarı boladı.
Element quramın tóplanǵan radionuklidtiń aktivligi boyınsha standarttan paydalanbastan anıqlawdıń joqarıdaǵı usılı absolyut usıl dep ataladı. Biraq, bul halda aǵıs tıǵızlıǵı hám bombardıman bóleksheleriniń energiyasın biliw kerek. Mısal ushın, úlgiler reaktor neytronları menen nurlantirilġanda, neytronlardıń aǵıs tıǵızlıǵı hám energiya spektri tuwrısındaǵı maǵlıwmatlar, sonıń menen birge nurlanġan nuklidler ushın rezonans integrallarınıń bahaları haqqında maǵlıwmat talap etiledi, sebebi geypara nuklidler (mısalı, 23Na, 45Sc, 58Fe, 139La) tiykarlanıp termal neytronlar, basqaları (75As, 87Br, 121,123Sb, 181Ta, 197Au, 113,115ln) hám termal hám rezonanslı neytronlar tárepinen aktivlestirıledi. Tolıq usılda zárúrli talap aktivlestiriwshi nurlanıw aǵımın waqıt ótiwi menen turaqlı túrde ustap turıw bolıp tabıladı. Sonıń menen birge, tóplanǵan radionuklidtiń tolıq aktivligin jeterli dárejede anıqlıq penen ólshewdi támiyinlew kerek. Joqarıdaǵı qıyınshılıqlar salıstırmalı usılda joq, bunda analiz etiletuǵın úlgi menen bir waqıtta anıqlanıwı kerek bolǵan elementtiń anıq málim muǵdarına iye standart nurlanadı. Standart hám úlginiń induktsiyalanǵan aktivligi birdey sharayatlarda ólshenedi hám anıqlanıp atırǵan elementtiń quramı qatnası boyınsha esaplanadı.
.
Bul jerde m_x hám m_э úlgidegi hám standarttaǵı elementtiń massası; A_x hám A_e uyqas túrde úlgi hám standarttıń aktivligi bolıp tabıladı.
Úlgilerdi joq etpesten bunday izertlew instrumental aktivlestiriw analizi dep ataladı. Biraq, eger úlgi nurlandırıw waqtında radionuklidlerdiń quramalı qospası alınǵan bolsa jáne onı energiyaǵa jaqın gamma kvantlardıń tosınarlı yamasa superpozitsiyası sebepli dekodlaw múmkin bolmasa, ol halda nurlanġan úlgi eritiledi, bólek elementler yamasa elementler toparınıń radioximiyalıq sap izolyatsiyasi ámelge asıriladı, keyininen elementlerdiń quramı radionuklidlerdiń ólshengen aktivliginen esaplanadı. Bul parametr radioximiyalıq ajıratıw menen aktivlestiriw analizi dep ataladı.
Aktivatsiyanı analiz qılıwdıń málim usılları menen bir qatarda, házirgi kunge shekem aktivlestiriw analizi texnikası hám izotopik suyıltırıw usılın birlestirgen bir qansha jańa variantlar islep shıǵılǵan. Mısalı, substoxiometriyadan paydalanǵan halda standart bolmaǵan variantta nurlanġan úlgi eritiledi, m_x1 hám m_x2 teń eki bólekke bólinedi. Keyinirek, m_x1 bólegine málim muǵdardaǵı turaqlı tasıwshı m₀ qosıladı, keyininen m_x1 + m₀ hám m_x2 eki bólekten birdey, substoixiometrik (stexiometrikten kem) anıqlanatuǵın element muǵdarı δm ajıratıladı, bulardıń radioaktivligi álikvotlar ólshenedi hám anıqlanıwı kerek bolǵan elementtiń belgisiz quramı esaplanadı:
.
m_x = m_x1 + m_x2 hám m_x1 = m_x2 bolǵanı ushın, ol halda
.
Bul jerde A - úlgidegi radionuklidtiń aktivligi; A_x1 hám A_x2 uyqas túrde úlgi eritpesiniń birinshi hám ekinshi yarımınan alınǵan alikvotlardıń aktivligi; m_x - úlgide anıqlanıp atırǵan elementtiń belgisiz massası. Bul usılda turaqlı tasıwshı m₀ qosılıwı esabına eritpeniń birinshi yarımınıń salıstırma aktivliginiń tómenlewi qollanıladı.
Hár qanday analiz usılınıń zárúrli parametri analitik signal joǵalǵan eń tómen koncentraciya retinde anıqlanǵan anıqlaw shegarası esaplanadı. Biraq, anıq identifikaciya qılıw hám odan da kóbirek muǵdarlıq anıqlaw ushın bul signal hám sol sebepli koncentraciya sezilerli dárejede (shama menen shama tártibinde) úlken mániske ıyelewi kerek. Sol sebepli analitik usıllardı bahalaw ushın anıqlaw shegarası - berilgen qáte menen ólshenerlik minimal konsentraciya sıyaqlı xarakteristikalar kiritiledi. Aktivlestiriw analizindegi minimal koncentraciya berilgen qáte menen ólshenerlik minimal aktivlikke baylanıslı. Bul minimal aktivlik mánisin (7) teńlemege almastırıp, berilgen sharayatlarda anıqlaw ushın bar bolǵan elementtıń minimal muǵdarın esaplaw múmkin. (7) munasábetten kelip shıǵadıki, úlgidegi elementtiń minimal belgilengen konsentraciyası qanshellilik tómen bolsa, reaksiya kesindisi hám aktivlestirilgen izotoptıń salıstırmalı kópligi qanshellilik úlken bolsa hám nurlanıw waqtında payda bolǵan radionuklidtiń yarım parsheleniw dáwiri sonshalıq qısqa boladı.
Radioaktivlikti muǵdarlıq analiz qılıwda fonnan keminde 18 imp/min joqarıda ólshew úskenesi menen dizimnen ótiw kerekligi ádette qabıl etiledi. Keyin detektor natiyjeliligi 0,05 bolsa, 6 Bk ġa tuwrı keletuǵın minimal Amin aktivligin baqlaw múmkin. Eger aktivlestiriw toyınǵanlıq aktivligi alınbaġansha dawam etse hám tásir qılıw hám ólshew waqıtları jeterlishe kishi bolsa, ol halda (7) ańlatpaǵa muwapıq analiz etiletuǵın úlginiń bir grammında anıqlanatuǵın elementtiń minimal muǵdarı tómendegishe boladı:
.
Bul jerde m_xmin - úlginiń bir grammında anıqlanıp atırǵan elementtiń minimal massası, A_min = 6 Bk - anıqlanıp atırǵan elementtiń ólshew múmkin bolǵan minimal induktsiyalanǵan aktivligi.

3.