Н. В. Новоселова физико-химические методы анализа курс лекций

18.4. Методики анализа, основанные на измерении радио-
активности. Использование естественной радиоактивности в ана-
лизе. Элементы, имеющие естественную радиоактивность, могут быть 
определены по этому свойству количественно. Это U, Th, Ra, Ас, К и 
др., всего более 20 элементов. Например, калий можно определить по 
его радиоактивности в растворе при концентрации 0,05 М. Определе-
ние различных элементов по их радиоактивности обычно производят с 
помощью градуировочного графика, показывающего зависимость ак-
тивности от процентного содержания определяемого элемента или
методом добавок. 
Большое значение имеют радиометрические методы в поисковой 
работе геологов, например, при разведке месторождений урана.
Активационный анализ. При облучении нейтронами, протонами и 
другими частицами высокой энергии многие нерадиоактивные элемен-
ты становятся радиоактивными. Активационный анализ основан на 
измерении этой радиоактивности. Хотя в принципе для облучения 
могут быть использованы любые частицы, наибольшее практическое 
значение имеет процесс облучения нейтронами. Применение для этой
цели заряженных частиц связано с преодолением более значи-
тельных технических трудностей, чем в случае нейтронов. Основ-
ными источниками нейтронов для проведения активационного ана-
лиза являются атомный реактор и так называемые портативные источни-
ки (радиевобериллиевый и др.). В последнем случае α-частицы, полу-
чившиеся при распаде какого-либо α-активного элемента (Rа, Rn и т. д.), 
взаимодействуют с ядрами бериллия, выделяя нейтроны:
9
Ве + 
4
Не → 
12
С + п. 
Нейтроны вступают в ядерную реакцию с компонентами анализируе-
мой пробы, например, 
55
Мn + п = 
56
Мn или Мn (n, γ) 
56
Мn. 
Радиоактивный
56
Мn распадается с периодом полураспада 2,6 ч: 
56
Мn → 
56
Fе + е
−
. 
Для получения информации о составе образца некоторое время 
измеряют его радиоактивность и анализируют полученную кривую. 
При проведении такого анализа необходимо располагать надежными 
данными о периодах полураспада различных изотопов с тем, что-
бы провести расшифровку суммарной кривой. 

---

144 
На практике обычно используют относительный метод анализа, 
когда в одинаковых условиях облучают анализируемый образец и 
эталон с известным содержанием определяемого элемента, что су-
щественно упрощает анализ. Во многих случаях образец после облу-
чения переводят в раствор, производят химическое выделение интере-
сующих компонентов путем экстракции, хроматографии, осаждения 
или другим методом и определяют активность продуктов разделения. 
Операции химического разделения значительно расширяют возмож-
ность метода, повышают селективность, однако это имеет реальное 
значение лишь для изотопов с не слишком малым периодом полу-
распада. 
Другим вариантом активационного анализа является метод γ-
спектроскопии, основанный на измерении спектра γ-излучения образца. 
Энергия γ-излучения является качественной, а скорость счета − коли-
чественной характеристикой изотопа. Измерения производят с помо-
щью многоканальных γ-спектрометров со сцинтилляционными или 
полупроводниковыми счетчиками. Это значительно более быстрый и 
специфичный, хотя и несколько менее чувствительный метод анали-
за, чем радиохимический. 
Важным достоинством активационного анализа является его вы-
сокая чувствительность. С его помощью может быть обнаружено при 
благоприятных условиях до 10
−13
-10
−15
г вещества. В некоторых спе-
циальных случаях удавалось достигнуть еще более высокой аналити-
ческой чувствительности. Например, с его помощью контролируют 
чистоту кремния и германия в промышленности полупроводников, об-
наруживая содержание примесей до 10
−8
-10
−9
%. Такие содержания 
никаким другим методом, кроме активационного, определить невоз-
можно. При получении тяжелых элементов периодической системы, 
таких, как менделевий и курчатовий, исследователям удавалось счи-
тать почти каждый атом полученного элемента. 
Основным недостатком активационного анализа является гро-
моздкость источника нейтронов, а также нередко длительность само-
го процесса получения результатов. 
Применение активационного анализа позволило решить многие 
геохимические и общенаучные проблемы, например, связанные с ус-
тановлением возраста минералов и образцов органического происхо-
ждения.
Интересным примером применения активационного анализа яв-
ляется предложенный недавно быстрый способ обнаружения взрыв-

---

145 
чатки. Как известно, в качестве взрывчатых веществ обычно исполь-
зуют различные нитросоединения. Способ обнаружения основан на 
том, что взрывчатка наряду с 
14
N содержит некоторое количество 
15
N, 
который при облучении нейтронами превращается в 
16
N. Этот изотоп 
имеет период полураспада 7 с и при его распаде кроме β-частиц про-
исходит испускание γ-квантов определенной энергии. Появление β-
квантов с энергией, характерной для распада 
16
N после облучения 
вещества нейтронами, является сигналом о наличии азотсодержащего 
вещества, возможно, взрывчатки. Очень ценные результаты дает ак-
тивационный анализ в криминалистике, судебной химии и т. д.