СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ОБЗОР РЯДА СОВРЕМЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА ВЕЩЕСТВА Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Физические методы, используемые для проведения комплексного элементного анализа.
2.1.1. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА):
а) РФА с рентгеновской трубкой (РФА с РТ)
б) РФА с радиоизотопеым возбуждением (РФА с PH )
в) РФА с протонным возбуждением (РФА с ПН)
2.1.2. Методика измерений при проведении РФА.
а) Измерения в условиях тонкого и насыщенного слоев.
б) Потери импульсов в пике полного поглощения.
в) Варьирование режимов измерения.
2.1.3. Инструментальный нейтронно-активационный анализ (НАА)
2.1.4. Активационный анализ с использованием заряженных частиц (ААЗЧ).
2.1.5. Количественный анализ.
а) РФА, тонкий слой (качибровка с использованием внешнего и внутреннего стандартов).
б) РФА, насыщенный слой.
в) НАА.
г) ААЗЧ,;
2.2. Комплексный элементный анализ:
а) Сравнение методов РФА с РТ, РФА с РИ, РФА с IIВ.
б) РФА и НАА.
в) ААЗЧ в сравнении с РФА и НАА.
г) Сопоставление результатов анализа обра щав разными методами.
д) Выбор оптимальных методов анализа.
е) Пределы обнаружения элементов в разных методах анализа.
2.3. Обработка спектральной информации:
2.4. Элементный состав фильтров и подложек, используемых для отбора проб атмосферного воздуха.
2.4.1. Фильтры из волокнистого материала ФП.
а) Перхлорвинияовые фильтры.
б) Фтыпры из ацетилцеллюлозы.
в) Количество матричных элементов и микропримесей в волокнистых фильтрах.
2.4.2. Лавсановые фильтры (nuclear роге).
2.4.3. Подложки для импакторов, проб атмосферных осадков и других проб.
2.5. Требования по отбору проб и лробонодготовка.
Таблицы и рисунки к главе 2
Глава 3. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИНТЕРПРЕТА1 (ИИ ИНФОРМАЦИИ О СОДЕРЖАНИИ ЭЛЕМЕНТОВ В АТМОСФЕРЕ.
3.1. Использование коэффициентов обогащения элементов
3.2. Применение метода корреляций для сравнения экспериментальных зависимостей концентраций.
3.3. Оценка размеров аэрозольных частиц. Элементный состав фракций аэрозольных и пылевых частиц.
Таблицы и рисунки к главе 3 Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
4.1. Пространственные распределения аэрозольного вещества в атмосфере.
4.2. Временные ходы содержания аэрозольного вещества в
атмосфере.
4.3. Сравнение средних концентраций элементов в атмосфере разных регионов РФ и стран СНГ.
4.4. Анализ элементного состава атмосферных аэрозолей в районе вулканов Попокатепетль и Колима (Мексика) в 1994-95г.г.
4.5. Анализ элементного состава ледников Тянь-Шаня, 11амира и Алтая.
Таблицы и рисунки к главе 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ).
Литература.
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Приложение I. Некоторые экспериментальные характеристики и результаты, полученные в настоящей работе.
11риложоние 2. Таблицы экспериментальных концентраций элементов в атмосфере и атмосферных осадках, определенных в разных регионах России и стран СНГ'
1 Гриложение 3. Экспериментальные результаты исследования состава атмосферы в Мексике в 1994-1995г.г.
Приложение 4. Экспериментальные результаты исследования состава горного льда в среднеазиатском регионе и на Алтае в 1984-1994г.г.
26.
Перед облучением каждый образец помещался в запаянный пакег размером примерно 1x2 см из толстой (около 80-120 мкм) для термостойкости полиэтиленовой пленки, дающий в последующих измерениях гамма-спектров малый вклад как в фон, гак и в отдельные аналитические линии. Это обеспечивало сохранность образна даже в случае его термического разрушения, что случалось с некоторыми типами фильтров. Аэрозольные пробы упаковывались вместе с фильтром, обрезанным по размеру рабочей площади, или подложкой в случае, например, импакторных проб, а водные осадки вместе с подложкой, на которую они были осаждены. Следовательно, практически исключались неконтролируемые потери материала пробы в процессе лробоподготовки, если бы проба выделялась каким-либо образом из фильтра или снималась с подложки. Помимо того, сокращается и время проведения анализа. Влияние фильтров и подложек из определенного материала на результат анализа, как будет показано далее, можно было свести к разумному минимуму и учесть соответствующим образом. іМасса аэрозольных проб обычно варьировалась в интервале 2-30 мг в зависимости от условий пробо-отбора, а масса самих фильтров в среднем составляла около 60 мг. Масса проб различных видов атмосферных осадков могла изменяться в интервале значений 1-100 мг при массе подложек в 10-20 мг. И наконец масса проб грунта составляла 10-50 мг. При этом в качестве эталонов брались навески порошкобразных стандартных образцов массой 10-30 мг или высушенные растворы, нанесенные на химические фильтры, с общей массой до 50 мг. Подготовленные образцы вместе со стандартными образцами (эталонами) помещались в специальный герметичный контейнер из алюминия или полиэтилена длиной в 5-15 см и диаметром 2-5 см в зависимости ог конструкции активной зоны реактора, что обеспечивало практически одинаковые условия облучения как эталонов, так и исследуемых образцов.
Режим облу чения образцов в реакторе устанавливается в зависимости от того, какие элементы в пробе требуется определить. В случае анализа рассматриваемых типов проб с образованием короткоживущих p/а нуклидов облученных элементов (Си,С!,1 и др.) время облучения для указанных потоков нейтронов могло составлять 5-30 минут. Измерение гамма-спектров активированных образцов при этом следует непосредственно за их извлечением из канала реактора с минимальным временем выдержки (охлаждения) образца. В частности, на реакторе ИБР-2 доставка облученного образца к детектору осуществлялась с помощью пневматической почты |9]. При определении элементов, которые в результате облучения образуют средне- и долгоживущие p/а нуклиды (Т1/2 примерно от 1-3 дней до нескольких лет и более) время облучения на реакторе ИЬР-2 обычно составляло одни сутки, а на реакторе ВВР-20 - около 5 часов. При этом обеспечивался достаточный для активации таких проб суммарный нейтронный поток в 1017-101Н нейтрон . см'2 и после выдержки длительностью в 4-7 дней можно было проводить измерения гамма-спектров образцов и регистрировать гамма-излучение p/а нуклидов с
27.
Т1/2=1-2 дня: Аи,Вг,Ьа,А^ и т.п. Аналитические линии более долгоживущих нуклидов при этом выделяются на спектре еще не достаточно хорошо над уровнем фона и поэтому имеют значительную статистическую погрешность. Измерение гамма-спектров этих р/а нуклидов лучше проводить отдельно после выдержки в 15-30 дней, когда фон от более короткоживущих изотопов, в том числе и от активированных фильтров или подложек, существенно уменьшится. Конечно можно выбрать какое-то среднее время выдержки образцов, но тогда, ухудшив условия измерения аналитических линий короткоживущих ну клидов, уже в значительной степени распавшихся, можно измерить интенсивность линий долгоживущих нуклидов с недостаточной точностью, а некоторые просто уже или еще не обнаружить, особенно линии от микрокомпонентов пробы. Время измерения гамма-спектров в зависимости от активности образца обычно составляло 5-30 минут, а для короткоживущих нуклидов даже 1-2 мин. Т.е. при проведении ПА А основное время приходится па охлаждение образцов, что сильно снижает’ оперативность анализа. Энергетические и другие характеристики используемых аналитических у-линий р/а нуклидов взяты из 185,86], а также других источников. При этом в настоящей работе, в отличие, например, от [15], для регистрации р/а нуклида могли использоваться и несколько достаточно интенсивных у-линий, в частности, при определении Вг,Ва,8Ь и т.п., что позволяло получить средневзвешенный результат (см. табл.Ш.7 в Приложении 1).
Типичные гамма-спектры, измеренные после облучения проб атмосферных аэрозолей и проб атмосферных осадков, представлены на рис.2.11, 2.12. Видно, что для указанных масс проб, особенно в случае анализа проб атмосферных аэрозолей и пылевых частиц, которые чаще всего ограничены по массе, при выполнении указанных выше условий облучения и измерения активированных образцов НАА позволяет получить информацию о содержании элементов в пробе. В частности, в случае аэрозольных проб возможен анализ без предварительной пробоподготовки по извлечению пробы из фильтра (вклад подложек в случае анализа водных осадков очень незначителен).
Отметим, что при проведении НАА при использовании основной реакции радиационного захвата \ X м ( ) А *2 X N»1 иногда (например, при
образовании короткоживущих конечных нуклидов ) измерялись гамма-спектры не нуклидов л~'2 X м+1, а нуклидов следующей ступени распада ЛИг+1 Хк в случае их образования с приемлемыми периодами полураспада Т1/2 . Помимо этого могла быть использована и реакция (п,р). В частности, таким образом определялись следующие элементы:
ТЬ - 2329оТЬ ( п,у ) 2339оТЬ Д 2339,Ра ->
22 мин 27 дн
- Київ+380960830922