Способ определения содержания бериллия

Способ определения содержания бериллия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для недеструктивного экспрессного определения содержания и пространственного распределения бериллия в рудах, горных породах, сплавах, в керамиках , а также для дозиметрии загрязнений бериллием в помещениях, почвах и водах. Сущность изобретения: Способ основан на эффекте расщепления ядра бериллия - 9 гамма-квантами с энергией 4,6 : Е у 6 МэВ, что обеспечивает отщепление нейтрона от этого ядра и возбуждение остаточного ядра бериллия -8 до уровня энергии 2,9 МэВ, которое распадается с испусканием двух альфа-частиц с энергией 1,5 МэВ. Эти альфа-частицы регистрируются с помощью альфа-чувствительных пластиков-полиаллилдигликолькарбоната, ацетата целлюлозы. Наличие треков альфачастиц является индикатором наличия бериллия в исследуемом образце. Концентрация бериллия определяется сравнением плотно-, сти треков от образца и от калиброванного | эталона с известной концентрацией бериллия . w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК () 9) (! 4) (51)з G 01 и 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4930111/25 (22) 22.04.91 (46) 15.07.93, Бюл. М 26 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) 8; П; Перелыгин и Л. Энхжин (56) Вредные вещества в промышленности.

:. т. 3. Неорганические.и элементоорганические соединения, Справочник, Под ред. Н.

В. Лазарева, И. Д. Гадаскиной, Л.: Химия, 1977 с. 349-398..

Шарло Г. Методы аналитической химии, M., Химия, 1969, с. 712, Флеров Г; H., Берзина И. Г. Радиграфия минералов горных пород и руд, М.: Атомиздат, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БЕРИЛЛИЯ (57) Использование: для недеструктивного экспрессного определения содержания и. пространственного распределения берил лия в рудах, горных породах, сплавах, в кеИзобретение относится к разделу "Приборы и методы экспериментальной ядерной физики" и предназначено для недоструктивного экспрессного определения содержания и пространственного распределения элемента бериллия в образцах. Оно может найти применение в анализе рудных прояв" лений бериллия, определении содержания бериллия в металлах, сплавах и керамиках, а также для определения концентрации бериллия в помещениях, почвах, водах в том числе при аварийных загрязнениях.

Цель изобретения — повышение чувствительности и улучшение пространственно.рамиках, а также для дозиметрии загрязнений бериллием в помещениях, почвах и водах. Сущность изобретения: Способ основан на эффекте расщепления ядра бериллия — 9 гамма-квантами с энергией

4,6 Ey «6МэВ, чтообеспечиваетотщепление. нейтрона or этого ядра и возбуждениеостаточногоядра бериллия -8доуровня энергии 2,9 МэВ, которое распадается с испусканием двух альфа-частиц с энергией

1,5 МэВ. Эти альфа-частицы-регистриру. ются с помощью альфа-.чувствительных пластиков-полиаллилдмгликолькарбоната, ацетата целлюлозы. Наличие треков альфа.частив является индикатором наличия берил-. лия. в. исследуемом образце. Концентрация . бериллия определяется сравнением плотно- = сти треков от образца и от калиброванного эталона с известной концентрацией бериллия. ав

ОО го разрешения п )и определении микрорас- ) пределения бериллия в образцах.

Это достигается тем, что к эталону и, д образцу в качестве детектора прикладывается бесфоновый альфа-чувствительный О пластик-полиаллилдигликолькарбонат (СЯ- "О .I

39) или ацетат целлюлозы, образец и эталон; ооаунаютса фаюэнсом 10 — 10 сМ там- Гй ма-квантов с энергией 4,6 < Е < 6 МэВ, затем пластики протравливают до образования треков альфа-частиц с диаметром 1 мкм < d < 10 мкм и по сопоставлению плотности треков от образца и эталона судят о концентрации бериллия в образце.

При этом энергия гамма-квантов выбрана из

1827599 условия возбуждения уровня энергии ядра

Be — 2,9 МэВ. Альфа-частицы, испускаемые с этого уровня, имеют характерную энергию

1,5 МэВ, они наиболее эффективно регистрируются в пороговом детекторе альфа-частиц полиаллилдигликолькарбонате, Нижняя граница энергии гамма-квантов определяется суммой энергии связи нецтрона ядре

Be — около 1,7 МэВ и энергии первого возбужденного уровня ядра Be — 2,9 МэВ, Верхняя граница — 6 МэВ определяется фоном альфа-частиц, генерируемых гамма-квантами на ядрах элемента лития — возможной примеси в исследуемых образцах, Нижняя граница флюэнса гамма-квантов — 101 см 2. — определяется выходом реакции Be (y, и)

2 а — 1012 см2 для энергии Е = 5 МэВ, 19 -2

Верхняя граница флюэнса — 10 см определяется радиационным разрушением полимерного альфа-детектора, Уровень примеси лития определяется в независимом эксперименте по облучению исследуемых.образцов тепловыми нейтронами, поскольку изотоп Li, входящий в .состав

6 элемента лития, имеет высокое сечение ре-. акции (n, а) 9,8 х 10 см . Применяемый детектор альфа-частиц имеет собственный фон треков от естественного радиоактивного распада микропримесей урана, тория в . окружающих материалах, а также от альфа, распада радиоактивного радона, тЬрона, содержащихся в атмосферном воздухе. Это фон обычно составляет (1 — 2) х 10 тр/см .

Предварительное растравливание применяемого пластика в 6й NaOH при 60 С в течение 3 ч снижает уровень фона до 10 тр/см . В другом применяемом пластике—

2 нитрате целлюлозы — фон альфа-частиц устраняют отжигом при 100 С в течение 24 ч.

Таким образом, изобретение состоит в использовании реакции Be (p, п)2 при энергии гамма-квантов(4,6 Е < 6) МэВ, приводящей в указанном интервале .энеогий к возбуждению уровня 2,9 МэВ ядра Be а и вылету альфа-частиц с энергией 1,5 МэВ, которые регистрируются альфа-чувствительным трековым детектором CR — 39 или акцентом целлюлозы.

Если такие детекторы помещаются в плотный контакт с полированной поверхностью исследуемого образца, то достижимое пространственное разрешение для микровключений бериллия определяется пробегом альфа-частиц с энергией 1,5 МэВ составляющим около 10 мкм. За 10 ч облучения гамма-квантами, генерируемыми 10 мкА током электронов с энергией 5 МэВ, от эталона фольги бериллия генерируется 10

6 треков альфа-частиц. С учетом уровня фона

+ 10 тр/см это соответствует чувствитель2 ности до 10 ат/ат Be в рабочем слое образ. ца 2 — 5 мкм в зависимости от его химического состава, Отметим, что достигнутый уровень чувствительности охватывает весь диапазон опасного уровня загрязнений окружающей среды и биологических объектов б.ериллием.

Способ отличается простотой и экспрессностью, одновременно на пучках микротрона можно облучать до 100 образцов.

Анализ плотности треков может быть произведен на сканирующих телевизионных автоматах, что позволяет проводить массовые

15 анализы промышленных образцов, проб с местности аварийного загрязнения, биоло-. гических объектов.

Метод по дешевизне и экспрессности проведения анализов на бериллий не имеет конкурентоспособных аналогов, по пространственному разрешению + 10 мкм он я вляется у никал ьн ым.

Пример 1. Определение содержания бериллия в аквамарине из месторождения

Центрального Урала. Фольга Be толщиной 7 мкм, превышающей пробег 1,5 МэВ альфачастиц, и аншлиф кристалла аквамарина помещались в контакт с пластиком CR — 39. Они облучались на пучке гамма-квантов от взаимодействия 6 МэВ электронов микротрона

MT — 25 с мишенью из вольфрама. Ток электронов составил 2 мкА, время облучения — 20 мин. Плотность треков для эталона составил

-7,8 х 10 тр/см, для аквамарина — 6,6 х 10

35 тр/см2, Формула изобретения

Способ определения содержания бе40 риллия, включающий облучение эталона и образца в контакте с альфа-чувствительным трекорегистрирующим материалом гаммаквантами с энергией выше энергии связи . нейтрона в ядре бериллия, химическое про45 травливание альфа-чувствительного материала и инструментальное сопоставление плотности альфа-треков от образца и от эталона для получения интегральной и локальной концентрации бериллия в образце, о т50 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения содержайия бериллия и улучшения пространственного разрешения микровключений бериллия и улучшения пространственного разрешения

55 микровключения бериллия путем возбуждения первого уровня остаточного ядра бериллия8 с энергией 2,9 МэВ, энергию бомбардирующих гамма-квантов выбирают в интервале 4,6-6 МэВ, флюенс — в интервале

1827599

Составитель ВЛерелыгии

Техред M.Mîðãåíòì . Корректс СПатрушева

Редактор

Заказ 2355 Тираж . . ПодписМое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пеи ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Рауескэя наб., 4/б

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

10 — 10 см, а химическое травление детекторов проводят до образования треков альфа-частиц с диаметром в диапазоне

1-10 мкм.