Изотопическая структура
Cтраница 4
Одним из наиболее распространенных источников света для исследований тонких деталей в оптических спектрах, связанных со сверхтонкой и изотопической структурой, является разрядная трубка с полым катодом. Если трубку наполнить газом до давления 1 - 2 мм рт. ст. и приложить к электродам постоянное напряжение порядка 1500 в, то в полости катода возникает свечение. [46]
Существенное значение имеет также концентрация того или иного изотопа в данном элементе. Опыт показывает, что компоненты изотопов, концентрация которых ниже 1 %, как правило, не проявляются в изотопической структуре линии, полученной при помощи приборов высокого разрешения. [47]
Относительная интенсивность изотопических компонентов аналитической линии элемента в минимальной степени зависит от изменения условий испарения или возбуждения атомов элемента в источнике света и определяется только относительной концентрацией изотопов в пробе. Изотопическое смещение для линий урана достигает значительной величины. Изотопическая структура этой линии может быть разрешена с помощью спектрографа ИСП-51 с камерой УФ-85. Эта линия наиболее удобна для определения урана в рудах. Недостатком является наложение линии вольфрама. Однако практически вольфрам встречается редко в количестве, способном изменить относительную интенсивность линий урана. [48]
В качестве примера на рис. 61 дана схема переходов для линий Не. Слева, против верхнего и нижнего уровней, указаны электронная конфигурация и символы термов; справа - массовые числа изотопов, к которым относятся соответствующие уровни. Интервалы между компонентами изотопической структуры в уровнях и в линиях выражены в 10 - 3 см-1. В случае линии гелия имеет место положительное изотопическое смещение, обусловленное массовым эффектом. В линии церия проявляется отрицательное смещение, обусловленное объемным эффектом. [49]
Разрешающая способность R даже больших приз-менных приборов не превышает 104 - 105, а для приборов с дифракционными решетками - нескольких сот тысяч. Однако имеется широкий круг спектроскопических задач, для решения которых необходима значительно большая разрешающая способность. Так, при исследовании сверхтонкой и изотопической структуры спектральных линий необходимо разрешать компоненты линий, длины волн которых отличаются на 10 - 2 - 10 - 4 А. Такие приборы называются приборами высокой разрешающей силы. Их действие основано на использовании многолучевой интерференции. [50]
Таким образом, спектральные линии легких элементов обладают широкой изотопической структурой и очень узкой сверхтонкой структурой. Линии средних элементов имеют очень узкую изотопическую структуру и значительную по ширине сверхтонкую структуру. И, наконец, для линий тяжелых элементов характерны широкая изотопическая структура и широкая сверхтонкая структура. [51]
 |
Градуировочные кривые для определения платины, европия, иридия, железа и свинца [ уровень шумов ( - - - - - - - ]. [52] |
Известно, что спектральные линии, принадлежащие разным изотопам одного и того же элемента несколько смещены друг относительно друга. Измеряя отношение интенсивности линий, принадлежащих разным изотопам, можно определять изотопный состав пробы иногда гораздо проще и быстрее, чем это можно делать классическим способом масс-спектрометрии. Однако только в случае водорода и гелия расстояние между компонентами изотопической структуры превышает 0 1 нм. [53]
На линии ртути 1 53 мкм наблюдается генерация на каждом из компонентов изотопической структуры. Измеряя частоту биений, можно измерить интервал между центрами линий, принадлежащих отдельным изотопам. Точность измерений расстояния между компонентами определяется точностью настройки генерации на центр каждой из них. Для линии К 1 53 мкм частотный интервал между компонентами, принадлежащими 200Hg и 202Hg, равен 4336 5 Мгц. Такая точность измерений малых разностей длин волн недостижима при использовании приборов самой высокой разрешающей силы. Гетеродинные методы, так же как и рассматриваемые ниже методы нелинейной лазерной спектроскопии, оказываются единственными для точных измерений малых расстояний между компонентами сверхтонкой структуры, лежащими в пределах доплеровской ширины. [54]
Спектроскопическим путем было установлено, что изотопные составы уранового и торцевого свинца существенно различаются. Оказалось, что в спектре свинца, полученного из урановой руды, наиболее яркой составляющей изотопической структуры линий является компонента изотопа РЬ206, что соответствует конечному продукту радиоактивного распада урана. Точно так же наиболее яркой составляющей в спектре свинца, полученного из ториевой руды, является компонента изотопа РЬ208, который образуется в результате радиоактивных превращений торцевого ряда. [55]
Основной вопрос, который встает при разработке методики анализа изотопных смесей, это вопрос о возможности создания безэталонного метода анализа. В этом случае необходима предварительная проверка равенства отношения концентраций изотопов в смеси отношению интенсивности спектральных линий изотопов. Если это соотношение имеет место, нет необходимости применять эталоны, и отношение интенсивностей компонент изотопической структуры является мерой концентрации. Целый ряд факторов влияет на отношение интенсивности компонент изотопной структуры. По-видимому, наиболее существенное влияние может оказать разделение изотопов в узких капиллярах подводящей системы и самой разрядной трубки. Отказ от применения эталонов значительно упрощает анализ и сокращает его длительность. [56]
Основной задачей при разработке любого метода количественного спектрального анализа является нахождение зависимости между отношением интенсивнюстей двух сравниваемых линий ( примеси и основы пробы) от концентрации анализируемого элемента. Затем она выражается в виде аналитической кривой, которая используется для анализа неизвестных проб. При изотопном спектральном анализе зависимость отношения интен - Сивностей двух изотопических линий ( или двух компонент изотопической структуры, относящихся к разным изотопам одного и того же элемента) от относительной концентрации изотопов может быть рассмотрена теоретически. [57]
Для изотопного анализа по молекулярным спектрам могут исполь - - зеваться как стеклянный спектрограф ИСП-51 с камерами УФ-84 и УФ-85 ( фокусное расстояние 800 и 1300 мм), так и кварцевые спектрографы ИСП-28, КСА-1. Изотопическое смещение полос и линий в молекулярных спектрах достаточно велико; поэтому вышеуказанные приборы обычно хорошо их разрешают. Для изотопного спектрального анализа по инфракрасным колебательно-вращательным спектрам применимы инфракрасные спектрометры ИКС-12, ИКС-14, которые дают необходимое разрешение изотопических структур. Наиболее эффективно, разумеется, применение двухлучевых приборов, которые позволяют получать относительные интенсивности полос поглощения, тогда как однолучевые приборы для получения результатов требуют дополнительной специальной обработки, значительно увеличивающей время эксперимента. [58]
В отличие от обычного спектрального анализа для определения изотопного состава необходима спектральная аппаратура более высокой разрешающей силы. Даже в случае водорода и дейтерия, когда изотопическое смещение для линий Бальмера достигает 1 8А, приходится пользоваться спектрографом с дисперсией порядка 12А / лш. Для изотопного анализа других элементов требуются либо приборы с еще большей дисперсией ( 1 - 2 А / мм), либо интерферометры Фабри - Перо, скрещенные с подходящим спектрографом. В целях наилучшего разрешения узких изотопических структур в ряде случаев приходится прибегать к специальным источникам возбуждения, которые обеспечивают лолучение узких спектральных линий. [59]
Страницы: 1 2 3 4