Cтраница 4
Решетки могут работать как в первом, так и во втором порядке; линейная дисперсия для первой решетки 14 и 7 А / мм, для второй 7 и 3 5 А / мм. Помимо большой разрешающей силы этот прибор обладает еще двумя существенными преимуществами, а именно, он имеет большую светосилу и фотоэлектрическую систему регистрации спектра. Отмеченные преимущества спектрометра ДФС-14 позволяют считать этот прибор наиболее подходящим для целей изотопного спектрального анализа. [46]
При этом естественно было обратиться к тем эффектам, которые изотопия вызывает в оптических спектрах. Эти эффекты выражаются в небольших изменениях частот и интенсивностей соответствующих переходов в атомных и молекулярных спектрах различных изотопов одного элемента. Так как частоты и интенсивности в спектрах определяются свойствами данного атома или молекулы, то изотопный спектральный анализ является столь же прямым методом, как и масс-спектральный. Спектральный метод определения изотопного состава в значительной мере свободен от влияния загрязнений образца, допускает анализ многокомпонентных изотопных смесей, чем выгодно отличается от косвенных методов, а главное, не требует такой дорогой и сложной аппаратуры, какой требует масс-спектроскопия. [47]
Эти приборы, как правило, предназначены для медленного сканирования спектра. Широко распространен такой метод сканирования в регистрирующих спектрометрах и спектрофотометрах с временем регистрации рабочего интервала спектра в несколько секунд или минут. Иногда такой метод используется при регистрации спектрального интервала в несколько ангстрем или десятков ангстрем, например, при изотопном спектральном анализе. [48]
Для составления эталонов используется чистая тяжелая вода с известным содержанием обычной воды. Тяжелая вода смешивается в нужных пропорциях с обычной дистиллированной водой. Смешиваемые части взвешиваются на аналитических весах. Относительная погрешность при взвешивании должна быть в несколько раз меньше погрешности изотопного спектрального анализа. [49]
Только спустя примерно 15 лет после этой работы полый катод начал более широко использоваться в спектрально-аналитических работах; сейчас уже ясно, что возможности и перспективы применения этого источника более широкие, чем можно было думать вначале. С его помощью удается решить ряд задач, для решения которых обычные источники возбуждения спектра - дуга и искра - непригодны. Это объясняется двумя особенностями полого катода: возможностью весьма тонко регулировать процесс поступления компонентов пробы в разряд, используя явление фракционной дистилляции а также регулировать характер возбуждения спектра, меняя в широких пределах параметры разряда. Свойство полого катода давать узкие спектральные линии привело к его широкому использованию в изотопном спектральном анализе, о чем будет сказано ниже. Механизмы поступления пробы в разряд и, в особенности, возбуждег ния спектра в этом источнике изучены пока значительно меньше, чем это сделано для дуги, однако целый ряд закономерностей здесь уже известен и на основании этого удается применить полый катод к решению ряда важных задач - в первую очередь для определения трудновозбудимых элементов, а также, как было показано в последнее время, и для определения обычных примесей в труднолетучей основе. [50]
Изотопный спектральный анализ, использующий компоненты изотопической структуры атомных спектральных лииий, предъявляет высокие требования к спектральной аппаратуре, так как расстояния между изотопическими линиями в атомных спектрах только в случае изотопов водорода Н и D достигают около 2 А, тогда как в остальных случаях они составляют десятые, сотые и еще меньшие доли ангстрема. В случае изотопного молекулярного спектрального анализа изотопическое смещение значительно больше и может достигать десятков ангстрем. Из вышесказанного следует, что для изотопного спектрального анализа по атомным спектрам необходима спектральная аппаратура значительно большей дисперсии и разрешающей силы, нежели для элементного анализа. Тем не менее для случая легких элементов ( изотопы водорода, гелия, лития), а также для тяжелых элементов ( например, изотопы урана) изотопный спектральный анализ может проводиться с помощью призменных и дифракционных приборов, применяемых в элементном спектральном анализе. В случае молекулярного изотопного анализа спектральные приборьи в целом ряде случаев могут обладать сравнительно умеренной дисперсией и разрешающей силой. [51]
Как известно, тяжелый водород был открыт при помощи спектроскопического метода в предварительно обогащенных пробах воды. В дальнейшем были разработаны эффективные методы обогащения, позволившие получать тяжелую воду. Был разработан ряд методов такого определения. Одним из них является изотопный спектральный анализ, который дает возможность количественно определять примеси тяжелой воды в обычной, а также примеси обычной воды в тяжелой. [52]
В принципе изотопный спектральный анализ не отличается от обычного элементного спектрального анализа. Качественный анализ производится по наличию или отсутствию соответствующих спектральных компонент, принадлежащих тем или иным изотопам в структуре спектральной линии. При обнаружении компоненты того или иного изотопа однозначно решается вопрос о его присутствии. Необходимо отметить, что отсутствие изотопической компоненты еще не говорит об отсутствии изотопа в исследуемой пробе, поскольку данный изотоп может содержаться в концентрациях, меньших, чем чувствительность данного метода изотопного анализа. Чувствительность изотопного анализа зависит от выбора спектральной линии, от расстояния между компонентами изотопической структуры и их взаимного наложения и от применяемой аппаратуры. Обычно чувствительность изотопного спектрального анализа достигает десятых долей процента. [53]