🗊Презентация Активационные методы. (Лекция 6)

Лекция №6 Активационные методы

Активационный анализ – метод определения качественного и количественного состава исследуемых объектов путем измерения радиоактивного излучения ядер, возбуждаемых в процессе индуцированных ядерных превращений. Для воздействия на ядра элементы облучают различными ядерными частицами и жесткими γ-квантами. Ядерные взаимодействия бомбардирующих частиц разных типов различаются по характеру и сложности протекающих процессов. Активационный анализ – метод определения качественного и количественного состава исследуемых объектов путем измерения радиоактивного излучения ядер, возбуждаемых в процессе индуцированных ядерных превращений. Для воздействия на ядра элементы облучают различными ядерными частицами и жесткими γ-квантами. Ядерные взаимодействия бомбардирующих частиц разных типов различаются по характеру и сложности протекающих процессов.

Возбужденные ядра, образовавшиеся при облучении, в течение короткого времени (10–18–10–12 сек) переходят в основное состояние, испуская при этом характеристическое ядерное излучение. Конечными продуктами в зависимости от исходных ядер и протекающих ядерных процессов могут быть как стабильные, так и радиоактивные ядра. Последние распадаются с соответствующим периодом полураспада и по определенной схеме распада Возбужденные ядра, образовавшиеся при облучении, в течение короткого времени (10–18–10–12 сек) переходят в основное состояние, испуская при этом характеристическое ядерное излучение. Конечными продуктами в зависимости от исходных ядер и протекающих ядерных процессов могут быть как стабильные, так и радиоактивные ядра. Последние распадаются с соответствующим периодом полураспада и по определенной схеме распада

В практике активационного анализа для облучения образцов используют разнообразные источники нейтронов, в которых нейтроны обычно получаются в результате ядерных реакций. Основные характеристики источников нейтронов – мощность источника, определяемая числом нейтронов, испускаемых в единицу времени (нейтрон/сек), и энергетический спектр нейтронов. В практике активационного анализа для облучения образцов используют разнообразные источники нейтронов, в которых нейтроны обычно получаются в результате ядерных реакций. Основные характеристики источников нейтронов – мощность источника, определяемая числом нейтронов, испускаемых в единицу времени (нейтрон/сек), и энергетический спектр нейтронов. Нейтроны, равномерно распространяясь от источника во всех направлениях, создают в каждой точке пространства в окрестностях источника определенную плотность нейтронов n, равную числу нейтронов в единице объема (нейтрон/см3).

В настоящее время атомные реакторы – наиболее мощные источники нейтронов. В настоящее время атомные реакторы – наиболее мощные источники нейтронов.

Нейтронно-активационный анализ (НАА) Нейтронно-активационный анализ (НАА) В соответствии с энергией нейтронов, используемых для активации, различают три метода НАА: активационный анализ на тепловых, резонансных и быстрых нейтронах. Каждый из этих методов имеет определенные достоинства и в то же время сталкивается со специфичными трудностями, не свойственными другим методам нейтронного активационного анализа

Из методов НАА наибольшее признание и применение получил активационный анализ на тепловых нейтронах. Из методов НАА наибольшее признание и применение получил активационный анализ на тепловых нейтронах. Такое значение этот метод приобрел, так как он применим к подавляющему числу элементов периодической системы, и в большинстве случаев отличается исключительно высокой чувствительностью определения. Анализ показывает, что из 84 стабильных и долгоживущих естественных радиоактивных (U и Th) элементов с помощью активации тепловыми нейтронами сравнительно просто и с высокой чувствительностью можно обнаружить и количественно определить 74 элемента в том числе уран и торий

НАА обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами. Отсутствует химическая подготовка пробы, что исключает погрешности за счёт привноса или удаления элементов вместе с реактивами. НАА обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами. Отсутствует химическая подготовка пробы, что исключает погрешности за счёт привноса или удаления элементов вместе с реактивами. Методика НАА заключается в облучении исследуемых проб в реакторе потоком тепловых нейтронов и последующем измерении наведенной активности на гамма-спектрометре с полупроводниковыми детекторами.

Метод запаздывающих нейтронов (МЗН) Метод запаздывающих нейтронов (МЗН) Метод определения по запаздывающим нейтронам основан на явления испускания этих нейтронов при делении тяжелых элементов. Методика разработанна Е.Г. Вертманом, Ю.М. Столбовым и Р.П. Мещеряковым в Томском политехническом университете и заключается в регистрации запаздывающих нейтронов, которые, в отличие от мгновенных нейтронов, сопровождающих деление ядер тяжелых элементов, испускаются с запаздыванием на время, определяемое периодом полураспада изотопов, так называемых “предшественников запаздывающих нейтронов”. Предшественники запаздывающих нейтронов являются осколками деления ядер 235U, 238U и 232Th. Периоды полураспада основных шести групп запаздывающих нейтронов составляют от десятых долей секунды до минуты

МЗН позволяет определять уран, торий и золото. МЗН позволяет определять уран, торий и золото. Содержание урана определяют, регистрируя запаздывающие нейтроны, испускаемые продуктами деления 235U, который делится тепловыми нейтронами. Методика рекомендуется для определения урана при его содержании от 0,00005 до 1 % в различных магматических, осадочных, метаморфических породах, рудах и минералах, содержание тория в которых не более чем в десять раз превышает содержание урана Предел обнаружения МЗН значительно ниже, чем у традиционных методов анализа и равен 2·10–7 % для U и 4·10–5 % для Th.

Лекция №6 Радиометрические методы

Под радиометрическими методами подразумеваются методы исследования радиоактивных руд и горных пород, основанные на измерении радиоактивных излучений. Под радиометрическими методами подразумеваются методы исследования радиоактивных руд и горных пород, основанные на измерении радиоактивных излучений. Радиометрические, методы широко применяют на всех этапах поисков, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых для определения природных радионуклидов в горных породах, рудах и продуктах их переработки.

Гамма-метод Гамма-метод При полевых исследованиях проводится гамма-съемка которая позволяет проводить измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, как на дневной поверхности, так и в подземных горных выработках и скважинах (γ-каротаж). В зависимости от условий проведения γ-съемки и требований, предъявляемых к ее результатам, применяются различные приборы с разной чувствительностью к γ-излучению. Наибольшей чувствительностью обладают приборы со сцинтилляционными счетчиками.

Приборы для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения называются – радиометры. Большенство приборов позволяют проводить измерение мощности экспозиционной дозы гамма излучения от 0,1 до 10000 мкр/ч в энергетическом диапазоне от 80 кэВ до 2,6 МэВ. Приборы для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения называются – радиометры. Большенство приборов позволяют проводить измерение мощности экспозиционной дозы гамма излучения от 0,1 до 10000 мкр/ч в энергетическом диапазоне от 80 кэВ до 2,6 МэВ.

Лабораторный γ-метод применяется для определения содержания в пробах γ-излучающих радиоактивных элементов. Лабораторный γ-метод применяется для определения содержания в пробах γ-излучающих радиоактивных элементов. Измерения γ-излучения проб проводятся исключительно импульсным методом или со сцинтилляционными счетчиками. Применение последних позволяет производить γ-измерения с высокой чувствительностью. Активность пробы сравнивается при одинаковых геометрических условиях с активностью эталона c последующими вычислениями. С использованием сцинтилляционных спектрометров метод применяют в основном для раздельного определения U, Ra, Th, К в пробах горных пород и руд. В отечественной полевой практике чаще всего используются приборы РКП-305, РКП-306 и н.д.

β-метод β-метод Полевые методы с преминением -метода предназначены для оконтуривания ореолов рассеяния радиоактивных элементов в поверхностном слое горных пород или почв. При этом фиксируется не только солевой ореол радиоактивных элементов, но и эмана-ционный ореол (по -излучению продуктов распада эманации). При (-съемке наряду с -излучением регистрируется и γ -излучение пород.

В лабораторной практике -метод является основным радиометрическим методом определения содержания урана в пробах равновесных урановых руд. Радиоактивность пробы по -лучам сравнивается с радиоактивностью эталона в одинаковых геометрических условиях измерения. Толщина слоя пробы и эталона должна быть насыщенной для -лучей (не меньше 1,5 г/см2). В лабораторной практике -метод является основным радиометрическим методом определения содержания урана в пробах равновесных урановых руд. Радиоактивность пробы по -лучам сравнивается с радиоактивностью эталона в одинаковых геометрических условиях измерения. Толщина слоя пробы и эталона должна быть насыщенной для -лучей (не меньше 1,5 г/см2).

Измерение -излучения производится ионизационным методом на чаще всего импульсным методом на лабораторных радиометрах. Измерение -излучения производится ионизационным методом на чаще всего импульсным методом на лабораторных радиометрах. Кроме самостоятельного применения, -метод используется в комплексе с γ-методом для измерения урано-ториевых и неравновесных руд.

α-метод α-метод Альфа-метод применяется для измерения альфа-излучения и определения концентрации радиоактивных элементов (226Ra, 222Rn, U и н.д.) в измельченных пробах радиоактивных руд и пород. Альфа-излучение радиоактивных изотопов характеризуется спонтанным испусканием альфа-частиц (или ядер 4Не) с характеристическими энергиями, находящимися обычно в интервале от 4 до 6 МэВ.

Применение альфа-спектрометрии является непростой задачей вследствие самой природы альфа-частиц. Однако, при соответствующем оборудовании, хороших экспериментальных навыках, тщательной подготовке образцов и необходимом внимании к специфическим проблемам можно рассчитывать на успешное осуществление иссле­дований. Применение альфа-спектрометрии является непростой задачей вследствие самой природы альфа-частиц. Однако, при соответствующем оборудовании, хороших экспериментальных навыках, тщательной подготовке образцов и необходимом внимании к специфическим проблемам можно рассчитывать на успешное осуществление иссле­дований. В системах для измерения альфа-излучения используются газопроточные пропорциональные счетчики, ячеистые сцинтилляционные системы и жидкостные сцинтилляционные счетчики совместно с такими электронными компонентами, как источник высокого напряжения, предусилитель, усилитель, счетные и записывающие устройства. Для измерения урана дополнительно предлагается технология, использующая флуорометрию и альфа-спектрофотометрическую технику