Активационный анализ
Активационный анализ (лат. Activus - деятельный; греч. Analysis - разложение) - методика определения состава субстанции, базируемая на исследовании радиоактивного излучения и активации атомных ядер, которое возникает в результате изменения энергетического состояния ядер или нуклонного состава. Активационный анализ - наиболее известный и распространенный метод ядерно-физического определения состава субстанции. Впервые предложен G. Hevesy (Г. Хевеши) и Levi (Г. Леви) (в 1936 г.). Образец облучается потоком гамма-квантов или частиц (активация). В следствие ядерных реакций определенная часть ядер превращается в возбужденные или радиоактивные. Количественный анализ и идентификация элементов и выполняются путем измерения энергии и интенсивности излучений, а также измерения периода полураспада радиоактивных ядер. В базисных характеристиках активационного анализа лежат ядерные процессы, поэтому его результаты не зависят от того, к какое химическое вещество входят атомы элементов, которые анализируются. Количественное определение состава субстанции при активационном анализе основывается на том, что при соблюдении определенных условий активность радионуклида (аналитического изотопа), который образовался, прямо пропорционально числу ядер нативного нуклида анализируемого элемента. Более известным является метод относительный измерений, при котором активность аналита сравнивается с активностью эталона, содержащего известное количество элемента, подлежащего анализу, облученного в идентичных с образцом условиях. Активационный анализ делится по виду активирующего излучения на гамма-активационный, нейтронно-активационный, анализ на заряженных частицах (нейтронах, протонах, тяжелых ионах и альфа-частицах). Самые известные первые два метода. активационного анализа на заряженных частицах, что связано с их малыми пробегами в субстанции используется прежде всего для анализа тонких слоев, а также изучении поверхностных явлений, например, адсорбции. Широкое применение нейтронно-активационного активационного анализа обусловлено его высокой чувствительностью, которая связана с наличием очень мощных источников нейтронов (ядерных ускорителей, реакторов т.д.) и большим сечением реакции захвата ядрами тепловых нейтронов. Предел обнаружения (чувствительность) большинства элементов при использовании нейтронных потоков приблизительно 1017 м-2 • с-1 составляет 10-5-10-10%.
Предел обнаружения приблизительно 10-4-10-6%, достаточное для решения большинства задач, может быть осуществлена при использовании ампульных нейтронных (калифорниевого, труб-бериллиевого) источников. Анализ легких элементов, плохо активизируются тепловыми нейтронами (C, N, O), осуществляется с помощью быстрых нейтронов, которые получают на нейтронных генераторах и ускорителях, а также при использовании гамма-излучения. Отосительно гамма-активационного анализа используется тормозящее излучение высокой интенсивности (1014-1015 квант / с). Фотоядерные реакции активируют практически все элементы периодической системы элементов с пределом обнаружения приблизительно 10-4-10-7%. Различают также инструментальный активационный анализ, который заключается в измерении активности облученного аналита (без его разрушения) методами ядерной спектрометрии, и более точный метод с применением химических реакций для дифференциации аналитических изотопов от других ядер, активность которых мешает измерениям. Определяется активность с помощью специальных детекторов частиц. Самые точные результаты дают гамма-спектрометры высокого разрешения при использовании полупроводниковых детекторов с энергетическим разрешением до нескольких десятых долей кэВ. В отношении анализа полученных спектров и обработки результатов измерений применяют ЭВМ, многоканальные анализаторы, микропроцессоры, которые позволяют в совокупности с автоматической системой перемещения аналитов полностью автоматизировать процесс.
Главные преимущества активационного анализа - это возможность определения малого количества элементов в различных объектах и проведение массовых экспресс-анализов образцов, применение для выявления примесей в сверхчистых материалах, концентрации микроэлементов в биологических объектах при фармацевтических, экологических, биологических и медицинских исследованиях, а также при контроле технологических процессов и качества продукции.
^Наверх