Aktivatsion tahlil metodi

Aktivatsion tahlil metodi - modda tarkibini aniqlovchi metod bo'lib, u atom yadrosini aktivatsiya qilish va yadro ning nuklon tarkibi yoki energetik holatlarining o‘zgarishlari natijasida vujudga keladigan radioaktiv nurlanishlarni tadqiq qilishga asoslangan. Aktivatsion tahlil metodi modda tarkibini aniqlovchi yadro-fizikaviy metodlardan biridir. Ushbu metod birinchi bo'lib venger olimlari D. Xevishi (D. Hevesy) va G. Levi (Levi) tomonidan 1936-yilda taklif etilgan. D. Xevishi radiokimyoviy va aktivatsion tahlil sohasida olib borgan ilmiy ishlari uchun 1943-yiIda Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan. Hozirgi kunda aktivatsion tahlil metodining sanoatda, geologiyada va xalq ho'jaligining turli sohalarida keng qoilanishiga misol qilib, Navoiy kon - metallurgiya kombinatida oltin miqdorini aniqlash va Polshaning Lyubinskiy mis ruda kombinatidagi ruda tarkibidagi mis miqdorlarini aniqlash bo‘yieha sanoat miqyosidagi ishlayotgan aktivatsion laboratoriyalarni aytish mumkin

Miqdoriy natija

Olingan (yoki induksiyalangan) aktivlik (A (t) kattaligi bombardion qilinayotgan nurlanish oqimi (f) , aktivatsiya qilinayotgan elementdagi yadrolar soni (N), aktivatsiya kesimi (σ), hosil bo'lgan izotoplarning yarim parchalanish davri (T(1/2)) va aktivatsiya vaqtiga bog'liq bo'lib, quyidagi munosabatga bo'ysunadi: A(t)=fσN(1- ⅇ^(-0.693⋅t/T_(1/2))

Aktivatsion tahlil metodida miqdoriy natijalarni olish uchun absolut, nisbiy va monitor metodlari qoilanishi mumkin.

Absolut metod. Absolut metod, aktivatsiya qilinayotgan element yadrolar sonini (N) kiritilgan aktivlik kattaligini o'lchash yo'li bilan aniqlashga asoslangan. Yuqorida keltirilgan tenglamadan kelib chiqqan holda, o'lchangan absolut aktivlik A(, ma’lum nurlanish va o'lchash shartlari (f, t(nur) , t (o'lch) va yadro parametrlarining jadvaldagi qiymatlari (σ, A, θ, λ) bo‘yicha element miqdorini aniqlash mumkin. Shunday o'lchashlar borki, bu o'lchashlarda etalon manbalari tayyorlab bo'lmaydi. Bunday holatda o'lchashning absolut metodini qo'llashga to‘g‘ri keladi. Absolut metodni amalga oshirishda bir qator qiyinchiliklar mavjud. Buning uchun bir nechta qiymatlarni son kattaliklarni bilishga to‘g‘ri keladi. Bu kattaliklarga quyidagilar kiradi:

- nurlanishlar oqimining quvvati;

- reaksiyaning kesim kattaligi;

- detektoming effektivligi:

- o'lchash geometriyasiga kiritilgan tuzatma.

Absolut metodning ya'na bir kamchiligi bu aktivatsiya kesimining aniqlash xatoligiga bog'lanishidir. Bu kattalik nisbatan katta xatolik bilan aniqlanadi. Nisbiy (Etalon) metod. Absolut metodga xos bo'lgan ayrim kamchiliklardan xoli boigan metod etalonlar metodi hisoblanadi. Ushbu metodda tahlil qilinayotgan namuna bilan birgalikda tarkibida aniqlanayotgan elementning miqdori ma'lum bo'lgan yoki asosan shu elementdan tashkil topgan modda - etalon nurlantiriladi. Nurlanish tugagandan keyin aktivatsion tahlilning instrumental yoki radiokimyoviy varianti qo'llanilishi mumkin. Ikkala holda ham tekshirilayotgan namuna va etalon aktivligi bir xil tajriba geometriyasida o'lchanadi. Bunda aniqlanishi lozim bo‘lgan element miqdori quyidagi munosabat yordamida aniqlanadi: m_x/m_et =A_x/A_et. , bu yerda mx va met - mos holda namuna va etalondagi element miqdori, A(x) va A(et) — mos holda namuna va etalonlarning aktivligi. Agar o'lchashlar γ-spektrometrda va bir xil sharoitda (bir xil o'lchash vaqti va geometriyasida) olib borilayotgan bo'lsa, unda aktivlik o'rniga γ-spektrdagi fotocho‘qqi yuzasini ishlatish mumkin. Etalon metodida nurlantirilayotgan zarralar yoki γ-kvantlar oqim zichligini aniq bilishga hojat qolmaydi. Bu holdagi muhim shartlardan biri, etalon va namuna egallagan hajmda oqim zichligi bir xil bo'lishi lozim. Shuningdek, nurlanish davomida oqim intensivligi o‘zgarmasdan turishga ham talab shart bo'lmay qoladi. Aktivatsiya kesimi kattaligining xatoligiga va nurlanish spektridagi energetik o‘zgarishlar oxirgi natijaga ta’sir qilmaydi. Absolut o'lchashlar o‘rniga nisbiy o'lchashlarni qo'llash aktivatsion tahlil o‘tkazish jarayonini osonlashtiradi va metodining aniqligini oshiradi.

Monitor metodi. Monitor metodining asosiy mazmuni nurlanish jarayonini, ya’ni aktivatsiya qilayotgan zarralar (γ-kvantlar) oqimi yoki intesivligini nazorat qilishdan iboratdir. Ushbu metodda monitor va etalon birgalikda nurlantiriladi hamda ularning aktivliklari o'lchanadi. Xuddi shunday jarayon namuna uchun ham bajariladi, ya’ni monitor va etalon birgalikda nurlantiriladi va ularning aktivliklari o'lchanadi. Miqdoriy natija quyidagi munosabat yordamida aniqlanadi: m_x=Ax/A_et ⋅A_met/A_mx bu yerda mx va met - mos holda namuna va etalondagi element miqdori,

Ax va Aet - mos holda namuna va etalonlaming aktivligi, Amx va Amet - mos holda namuna va etalon monitorlarining aktivligi. Monitor metodi yordamida bir vaqtda bir nechta elementlarni aniqlash mumkin. Bu esa o‘z navbatida eksperess va ko‘p elementli aktivatsion tahlilni amalga oshirishga imkon beradi. Monitor sifatida aktivatsiya kesimlari katta va yarim yemirilish davri o'lchashga qo'lay bo'lgan elementlar yoki birikmalar olinadi. Monitor tanlash aktivatsion tahlil turiga ham bogiiq boiadi. Masalan, issiqlik neytronlar ta’siri ostida aktivatsion tahlil amalga oshirilayotgan bo'lsa, oltin, kobalt, marganes, mis va boshqa elementlar, shuningdek, ba’zi bir qotishmalar (kobalt va aluminiy qotishmasi) ham qo'llaniladi. Aktivatsion tahlil jarayonini amalga oshirganda bitta yoki bir shaklda bo'lgan bir nechta monitorlar qo'llaniladi. Monitor sifatida ishlatilgan modda shunday ko‘rinishda bo'lishi kerakki, undan bir nechta standart monitorlarni tayyorlash mumkin bo'lsin. Ko'pchilik hollar monitor folga yoki sim ko‘rinishda bo'ladi. Hozirgi kunda aktivatsion tahlil metodida asosan monitor metodi keng qo'llaniladi.

Tahlil

Neytron elektr zaryadga ega bo'lmagani uchun, u atom qobig‘idagi elektronlar va yadroning Kulon maydoni bilan o‘zaro ta’sirlashmaydi.Shu sababli neytron yadro ichiga kichik energiyaga ega bo'lgan taqdirda ham kirib boradi.Neytronning atom yadrosi bilan o‘zaro ta’sir turlari juda ham turli-tumandir. Bu o‘zaro ta’sirlar neytronning energiyasiga va atom yadrosining strukturasiga bog'liq bo'ladi. Neytronlar energiya bo‘yicha bir necha guruhlarga bo'lingan bo'lib, bular orasidagi chegara ma'lum darajada shartlidir. Analitik maqsadlarda sovuq va o‘ta tez neytronlar qo‘llanilmaydi.

Yadroga kelib tushayotgan neytron energiyasiga bog‘liq holda har xil turdagi yadro reaksiyalari sodir bo‘lishi mumkin.

Ilova

Birinchi bosqichda analitik tadqiqotlar uchun yoki ilmiy yoki ishlab chiqarish masalalarini hal qilish uchun nazorat maqsadida obyekt (modda) tanlanadi. Ushbu modda yoki materialning analitik laboratoriyaga yetib kelguncha bo‘lgan tarixi ma’lum boiishi shart. Bundan tashqari uning birlamcha tarkibi (makrokomponentalarining tarkibi) ham ma'lum bo'lishi kerak. Yana bir muhim shartlardan biri bu uning massasi yetarli miqdorda boiishidir. Chunki ayrim hollarda zarur bo'lib qolgan taqdirda qayta tahlil qilishga to‘g‘ri keladi.Ikkinchi bosqichda tahlil uchun moljallangan namunani nurlanishga tayyorlash. Namuna bu tekshirish uchun berilgan modda yoki materialdan olinib tayyorlanadi. Namuna shakli, etalon va monitor shakllari bilan bir bo'lishi lozim. Ko‘pchilik hollarda namunalar disk ko‘rinishida tayyorlanadi. Agar namuna kukun ko‘rinishida boisa unda bu kukundan tabletka tayyorlanadi. Buning uchun gidravlik presslardan foydalaniladi. Agar namuna metall ko'rinishida bo'lsa u holda stanokda disk shakliga keltiriladi. Namunaning massasi, aktivatsion tahlil turiga va nurlanish dozasiga yoki intensivligiga qarab aniqlanadi. Konteynerga joylashtirilgan namuna va monitor pnevmopochta yordamida nurlantirish postiga (maydoniga) olib boriladi va ma'lum bir vaqt nurlantirilgandan keyin, konteyner o'lchash xonasiga, ya’ni detektor joylashgan xonaga keltiriladi. Aktivatsiya tenglamasidan namunalarni nurlantirish vaqti kelib chiqadi, ya’ni namunadagi tekshirilayotgan radioizotopda (yoki analitik radioizotopda) maksimal aktivlikka erishish uchun uni yarim yemirilish davrgacha nurlantirish lozim. Ammo bunga hamma vaqt ham erishib bo‘lmaydi. Sababi ayrim analitik radioizotoplarning yarim yemirilish davrlari bir necha kun yoki oy (uzoq yashovchi radioizotoplar) bo'lishi mumkin, bunday hollarda sharoitdan kelib chiqqan holda nurlanish vaqti aniqlanadi. Bir qator kimyoviy elementlar nurlantirilganda yadro xarakteristikalari, xususan, yarim yemirilish davrlari har xil bo'lgan ikki yoki undan ortiq radioizotoplar hosil bo'lishi mumkin. U yoki bu radioizotopni element miqdorini aniqlash uchun tanlab olish bir necha omillarga bog'liq bo'ladi. Tadqiqotchi qisqa yoki uzoq yashovchi radioizotopni tanlab olishi mumkin. Tanlab olingan radioizotop analitik radioizotop deyiladi. Agar qisqa yashovchi radioizotop analitik radioizotop sifatida olinsa, u holda tezkor (yoki ekspress) tahlilni amalga oshirish mumkin. Qisqa yashovchi radioizotoplar bilan ishlaganda nurlantirilgan namuna tezkorlik bilan oichash qurilmasiga olib kelinishi kerak. Bu pnevmopochta yordamida amalga oshiriladi. Qisqa yashovchi radioizotoplar bilan tahlil o‘tkazishning kamchiliklaridan biri - bu usul bilan bir vaqtda ko‘p elementni aniqlab bo'lmasligidir. Shunga qaramasdan hozirgi kunda sanoatda asosan ekspress tahlillar qo'llaniladi. O'rta va uzoq yashovchi radioizotoplar bilan bir vaqtda ko‘p elementli tahlillarni amalga oshirish mumkin. Bu usul asosan ilmiy tadqiqot ishlarida qo'llaniladi.

Adabiyot

1. T.M. Muminov, A.B. Xoliqov. Sh.X. Xolmurodov. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. Т.: O'zbekiston faylasuflar jamiyati, 2009.

2. Kadilin V.V., Miloserdin V.Yu., Samosadniy V.T. Prikladnayayadernaya fizika. Uchebnoe posobiye. М.: MIFI, 2007.

3. Muxin, K.M. Eksperimentalnaya yadernaya fizika / K.N. Muxin. - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2009. - T. 1. - S. 297-363.

4. Polvonov S.R., Kanokov Z., Karaxodjayev A., Ruzimov Sh.M. Yadro fizikasidan masalalar to‘plami. O'quv qo'llanma. Toshkent,O'zMU, 2006.

5. Bekjonov R.B. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. Toshkent, O'qituvchi, 1994.

Havolalar

https://milliycha.uz/ru/aktivatsion-tahlil/

https://malumot.ru/aktivatsion-tahlil/

Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy universiteti Fizika fakulteti talabasi Meyliyev Jahongir tomonidan Wikita'lim loyihasi doirasida tayyorladi