Cтраница 3
Успешные аналитические определения путем регистрации мгновенного уизлучения возможны при небольшой энергии заряженных частиц ( не выше 2 - 5 Мэв), так как с их ростом сильно увеличивается выход нейтронов, что значительно осложняет проблему защиты детектора. При низкой энергии активирующего излучения возможно определение только легких элементов в тонких слоях вещества. Предел обнаружения лежит несколько выше, чем в случае спектроскопии мгновенных заряженных частиц, из-за более высокого фона детектора, взаимных помех со стороны у-излучения разных реакций и влияния вторичного и рассеянного излучения. [31]
Это усовершенствование имеет большое значение, особенно для определения весьма легких элементов, поскольку, например, радиоактивный фтор ( F17, F20) имеет период полураспада, равный 66 или 12 сек, a F18 - 107 - 115 мин. [32]
Выход ХРИ при этом довольно высок и составляет п - 10 - 2 квант / ( с. Этот метод позволяет получать высококонтрастные характеристические спектры при определении легких элементов. Наилучшим в спектральном отношении является изотоп полония-210, так как он практически не испускает у - и рентгеновских излучений, снижающих контрастность. Применяется также 238Ри, хотя присутствие в его спектре интенсивного рентгеновского излучения приводит к повышению фона и порога чувствительности. [33]
Использование схемы электронного микроанализатора с введением флуоресцентной приставки позволяет работать как в режиме электронного, так и рентгеновского зонда. Анализ по первичному рентгеновскому спектру целесообразно проводить на шлифах для получения высокой локальности, для определения легких элементов. Флуоресцентный микроанализ может быть проведен с более высокой чувствительностью на произвольных объектах, не требующих высокой локальности. [34]
Энергия вторичных частиц при выбранных условиях активации характерна для данной ядерной реакции, что позволяет идентифицировать элементы и определять их количественно па-интенсивности излучения. При анализах подобного типа энергия активирующего излучения не превышает 1 5 - 2 МэВ, поэтому они обычно применяются для определения легких элементов в поверхностном слое вещества. Для протонов, например, максимальный выход вторичных а-частиц происходит при энергии 629 кэВ [ 19, с. При повышении энергии область резонансной энергии протонов вследствие их замедления перемещается в более глубокие слои образца. В работе [ 69f протонно-активационный анализ был применен для изучения химического состава частиц, отобранных в морском воздухе. Поток и энергию а-частиц измеряли кремниевым поверхностно-барьерным детектором активной площадью 0 5 см2 в течение 10 мин. [35]
Для определения очень легких элементов целесообразно использовать комптоновское рассеяние. Как было показано в разд. При определении легких элементов используют тот факт, что оба вида излучения рассеяния по-разному зависят от атомного номера элемента. [36]
Если вообще возможно провести границу между тем, что изложено в гл. Иначе говоря, роль фона здесь, как правило, больше, а во многих случаях-намного больше, чем это было отмечено в предыдущей главе. Здесь же мы рассмотрим два типа анализов: определение легких элементов и анализ следов всех элементов. [37]
В связи с тем что встречаются переходы, не сопровождающиеся излучением, Wh всегда меньше единицы. Вероятность внутреннего поглощения энергии таким путем заметно возрастает с уменьшением атомного номера и соответственно понижается отдача флуоресценции. Низкий выход флуоресценции существенно ограничивает чувствительность рентгеноспектрального метода определения легких элементов. [38]
Не пытаясь дать полный обзор по применению заряженных частиц в аналитических целях, отметим только основные тенденции, которые определяют развитие этого метода. Активация заряженными частицами, получаемыми с помощью современных ускорителей, допускает разработку аналитических методик для весьма широкого круга элементов. Тем не менее основные усилия аналитиков, развивающих этот метод, направлены прежде всего на разработку методов определения легких элементов, преимущественно на очень низком уровне концентраций. [39]
Для разных длин волн аналитических линий при данном диаметре образца масса насыщенного образца зависит от его состава. Для неорганических образцов и высоких содержаний определяемого элемента она мала. Так, для прямого, безнавесоч-ного определения легких элементов толстый образец диаметром 30 мм, содержащий не меньше 2 - 5 % EI, может быть приготовлен из 50 - 100 мг вещества; аналогичный образец для определения металлов 2 26 должен иметь массу не менее 300 - 800 мг. С уменьшением концентрации определяемого элемента масса, необходимая для получения толстого образца, возрастает в три-пять раз. [40]
Так, сечение реакции Li7 ( p, Y) Be8 при энергии протонов 441 кэВ составляет 6 мб, а при энергии 1030 кэВ - 0 175 мб. Сечение реакций ( р, а) обычно значительно выше ( 30 - 500 мб), однако образующиеся ядра часто оказываются стабильными. Сечение реакции ( р, п) для легких элементов находится в интервале 10 - 500 мб. Активацион-ный анализ на протонах так же, как и на других заряженных частицах, обычно используют для определения легких элементов. Однако в некоторых случаях с помощью протонной активации удается определять содержание тяжелых элементов. [41]
Однако определение некоторых элементов на медленных нейтронах может встречать значительные трудности. Таковыми могут быть очень малые или слишком большие периоды полураспада образующихся радиоизотопов, излучение сравнительно мягких рентгеновских лучей или электронов и у-лучей низкой энергии, что вызывает большие осложнения при регистрации этих излучений, наконец, слишком малое сечение активации. Традиционными методами можно определять все элементы от А1 до U; при наличии специального детектора рентгеновского излучения низкой энергии определяются и легкие элементы. Так, активацией с помощью а-частиц Ро210 источника удается определять В, F, Na, Mg и А1 с чувствительностью 10 3 - 10 4 г. Все большее применение находят фотоядерные реакции, особенно для определения легких элементов, таких как кислород, азот и др. Эти реакции начинают идти лишь при определенных - пороговых - энергиях у-излучения, что позволяет селективно активировать изотопы различных элементов - примесей в анализируемом веществе. С помощью фотоядерных реакций можно проанализировать органические вещества и металлы, чувствительность определения составляет, например, для кислорода 10 - 2 - 10 3 г. Используют также радиоизотопы с весьма малыми периодами полураспада, от нескольких минут до нескольких секунд. Работа с такими радиоизотопами стала возможной благодаря применению специальных устройств, которые доставляют исследуемые образцы от места активации к месту измерения за несколько секунд, и многоканальных анализаторов с малым мертвым временем. [42]
К аноду рентгеновской трубки приходит сразу много электронов, и при соударении они теряют на излучение неодинаковую долю своей энергии. Поэтому тормозное излучение трубки представлено участком непрерывного спектра, ограниченного частотой v0 со стороны больших частот. Напряжение на трубке выбирают таким, чтобы в спектре тормозного излучения были кванты, способные возбуждать характеристические спектры определяемых элементов. Чем больше атомный номер определяемого элемента, тем большую энергию должен иметь ионизирующий квант. Поэтому для определения тяжелых элементов следует поддерживать более высокое напряжение на трубке, чем для определения легких элементов. [43]
К аноду рентгеновской трубки приходит сразу много электронов, и при соударении они теряют на излучение неодинаковую долю своей энергии. Поэтому тормозное излучение трубки представлено участком непрерывного спектра / ограниченного частотой v0 со стороны больших частот. Напряжение на трубке выбирают таким, чтобы в спектре тормозного излучения были кванты, способные возбуждать характеристические спектры определяемых элементов. Чем больше атомный номер определяемого элемента, тем большую энергию должен иметь ионизирующий квант. Поэтому для определения тяжелых элементов следует поддерживать более высокое напряжение на трубке, чем для определения легких элементов. [44]
Подавление рассеянного излучения особой сложности не составляет, однако проблема дискриминации шумов фотоумножителя сложна. Прежде всего импульсы шумов распределены таким образом, что их количество особенно велико для малых энергий. Поэтому шумы не являются серьезной проблемой при анализе более тяжелых элементов. Что касается легких элементов, то импульсы шумов не только увеличивают N &, но и могут также складываться с импульсами, - созданными аналитической линией. Далее, уровень шумов разных фотоумножителей сильно отличается. Поэтому при определении легких элементов важно тщательно отобрать фотоумножитель для работы со сцинтилляционным счетчиком. Наконец, поскольку импульсы шумов преимущественно имеют низкую энергию, амплитудная дискриминация становится тем менее эффективной, чем больше длина волны аналитической линии. [45]