Анализ, основанный на искусственной (наведенной) радиоактивности

К этой группе методов относят различные варианты активационного анализа, в котором исследуемый образец в течение некоторого времени облучают (активируют) потоком ядерных частиц (нейтронов, протонов, α-частиц и т.п.) или жесткими γ-лучами, а затем при необходимости с помощью специальной аппаратуры определяют вид и активность каждого из образующихся радиоактивных изотопов.

Лидирующее положение в этой группе занимает нейтронно-активационный анализ, в котором, как правило, используют мощные потоки медленных тепловых нейтронов (~ 10¹⁵ нейтр.×см^–2×с^–1), получаемых в ядерных реакторах. Нейтроны легко проникают в толщу облучаемого образца, а выходы ядерных реакций различных изотопов с нейтронами разнятся в сотни тысяч раз. В результате таких ядерных реакций природа элемента не меняется и образуется единственный вид излучения – γ-кванты.

Количественный активационный анализ может быть выполнен абсолютным и относительным способами. В первом случае «четырехпийным» счетчиком измеряют абсолютную активность изотопа и, зная факторы, определяющие ее величину – время облучения, число активирующих частиц, выход ядерной реакции и время, прошедшее после прекращения облучения до момента измерения активности, рассчитывают исходное содержание элемента в анализируемом образце. Точность абсолютного метода невелика, погрешности составляют 20–50% и он не получил широкого применения.

При относительном способе измерения активности вместе с анализируемым образцом в строго одинаковых условиях облучают эталон (стандарт) или серию эталонов, содержание определяемого элемента в которых точно известно m_ст. Далее измеряют активность и сравнивают активность образца (I_x) с активностью эталонов ( I_ст) и определяют массу m_x аналита:

, откуда

. (3.6)

При измерении активности анализируемого образца γ-излучение могут испускать и активированные в нем посторонние примеси. Для устранения мешающего влияния γ-излучения примесями применяют дискриминаторы энергии, которые позволяют счетчику регистрировать γ-излучение только выше определенного энергетического порога.

Активационный анализ обладает наивысшей чувствительностью определения. Предел обнаружения составляет 10^–12–10^–13 г. Недостатком активационного анализа является его малая чувствительность определения десяти самых легких элементов. Кроме того, погрешности определений из-за неодинаковой активации образцов по глубине (ослабление интенсивности потока нейтронов в глубинных слоях образцов) достаточно высокие и достигают 10–20%.