7.1 Phân tích kích hoạt hóa phóng xạ 3

7.1.1 Kỹ thuật tổng quát 3

7.1.2 Việc tính toán độ nhạy 13

7.1.3 Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ 19

7.1.4 Phương pháp định lượng hóa phóng xạ 22

7.1.5 Tự phân chia hóa phóng xạ 28

7.2 Phương pháp phân tích kích hoạt dụng cụ 40

7.2.1 Phương pháp loại phổ 42

7.2.2 Việc sử dụng máy tính 55

7.2.3 Phân tích kích hoạt tự động 74

7.3 Thực hành đặc biệt 79

7.3.1 Phân tích phóng xạ bức xạ nhanh 80

7.3.2 Phân tích phóng xạ xung neutron 86

7.3.3 Phép phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt 90

7.4 Mục lục 107

7.4.1 Công việc tổng quát trong kích hoạt neutron 107

7.4.2 Nguồn dữ liệu 109

7.4.3 Phần thực hành cụ thể 110

CHƯƠNG 7

Phương Pháp Phân Tích Kích Hoạt : Thực Hành

Trong sáu chương trước, một số thành phần của phép phân tích kích hoạt phóng xạ đã được mổ xẻ và nghiên cứu. Sự tổng hợp của các thành phần này tạo nên phần thực hành của phép phân tích kích hoạt. Một phân tích cụ thể được thực hiện bởi một loạt các sự lựa chọn thích hợp trong số nhiều khả năng đã được nghiên cứu. Và ở đây, tất nhiên, câu hỏi cơ bản là phân tích kích hoạt phóng xạ có phải là một phương tiện tối ưu hay thích hợp cho một phân tích hóa học cụ thể hay phương pháp phân tích vết hay không. Câu hỏi này đã được nghiên cứu trong quá trình thảo luận về việc sử dụng phương pháp phân tích kích hoạt trong chương 9. Cuộc thảo luận về thực hành trong phân tích kích hoạt được giả thiết rằng sự lựa chọn của nó như một phương pháp phân tích được làm đến một phần nào đó dựa trên cơ sở vốn có về độ nhạy đối với phương pháp này. Các phương pháp thực tế được sử dụng trong một vấn đề riêng biệt được lựa chọn từ đánh giá của nhiều thành phần của phương pháp. Để đánh giá các thành phần thì việc tính toán về độ nhạy thường được sắp xếp hoặc làm cho hoàn chỉnh một vài các thông số của phương pháp kích hoạt trong khoảng thời gian giới hạn cho trước.

Các thông số cho kích hoạt phóng xạ thường được chọn để đưa ra đầy đủ các mức của kích hoạt phóng xạ để đáp ứng các điều kiện về độ nhạy. Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ và phương pháp về phép đo phóng xạ cần phải thích hợp với nhiều mức. Nếu các mức cao của kích hoạt phóng xạ của các nhân phóng xạ quan tâm được tạo ra, thì điều kiện cho sự tìm ra phóng xạ và phương pháp các phép đo trở nên dễ dàng hơn để đạt được mức chính xác và độ chính xác cao hơn. Nếu mức kích hoạt phóng xạ thấp, thì hệ thống nhạy của phép đo bức xạ trở nên quan trọng hơn. Sự lựa chọn của phương pháp kích hoạt phóng xạ tổng quát bao gồm phân tích kích hoạt hóa phóng xạ, công cụ phân tích, và một vài kĩ thuật đặc biệt. Hai phương pháp định lượng chủ yếu là tuyệt đối và so sánh phân tích kích hoạt phóng xạ.

7.1 Phân tích kích hoạt hóa phóng xạ

Kỹ thuật chung của phân tích kích hoạt theo tính chất có thể được gọi là phân tích kích hoạt hóa phóng xạ. Nó bổ sung vào hai bước khái niệm cơ bản của phân tích kích hoạt phóng xạ (tức là, các bướccủa kích hoạt phóng xạ và phép đo bức xạ) là một bước thứ ba của việc xác định các tia phóng xạ bởi nguyên tố hóa học. Bước này đã được làm giảm ở hầu hết các trường hợp thay đổi trong kết quả phân tích hóa học từ việc đánh giá loại bức xạ, năng lượng và chu kỳ bán rã.Điều này thật sự đặc biệt trong việc phân tích nguyên tử đánh dấu, trong đó chỉ có các mức thấp của hạt nhân phóng xạ được đưa ra. Số lượng lớn các hạt nhân phóng xạ này bị phân rã với bức xạ tia gamma trong khoảng năng lượng từ khoảng 0.5-1.5 MeV làm cho việc phát hiện các hạt nhân phóng xạ đặc trưnggặp khó khăn. Trong nhiều trường hợp, sự cần thiết về mặt thuận lợi và nhanh chóng hay sự cần thiết phải bảo toàn mẫu đo từ hóa chất phá hủy làm cho dụng cụ đo kích hoạt phóng xạ trở nên cần thiết, mong muốn. Điều đó có thể kết luận rằng việc xác định các hạt nhân phóng xạ được tìm thấy của nguyên tố hóa học là một khía cạnh tổng quát của phân tích kích hoạt phóng xạ.

7.1.1 Kỹ thuật tổng quát

Kỹ thuật chung của phân tích kích hoạt phóng xạ bao gồm việc thực hiện một loạt các bước mà có các tham số được lựa chọn để tối ưu hóa độ nhạy và độ chính xác cao với sự cố gắng và hao phí thấp nhất. Các lựa chọn chính là :

1. Các phản ứng hạt nhân phải trong điều kiện tốt nhất

2. Điều kiện chiếu xạ thích hợp

3. Quá trình xử lý (gia công) trước khi chiếu xạ nếu có

4. Các điều kiện của sự chiếu xạ

5. Thời gian chiếu xạ đầy đủ

6. Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ

7. Hệ thống đo bức xạ phải đạt giá trị tối ưu

8. Thực hiện phép đo với độ chính xác mong muốn

Mỗi sự lựa chọn đều được kiểm tra thêm.

Lựa chọn của một phản ứng hạt nhân tối ưu:

Ba biến số độc lập trong một phản ứng hạt nhân là hạt nhân bia, hạt bức xạ, và sản phẩm hạt nhân. Trên thực tế các biến số này không hoàn toàn độc lập. Trong kỹ thuật tổng quát của phân tích kích hoạt, các hạt nhân bia đã được quy định là các nguyên tố được xác định trong phân tích. Đối với các nguyên tố có nhiều hơn một đồng vị chủ yếu và ổn định, thì hạt nhân bia vẫn là một biến số. Lấy ví dụ, nếu thiếc (Sn) là nguyên tố được tìm thấy, thì phản ứng hạt nhân có thể được xem xét cho bất kỳ 10 đồng vị ổn định của nó. Sự khảo sát chủ yếu của việc lựa chọn đồng vị bao gồm độ phổ cập của các chất đồng vị và tiết diện ngang cho phản ứng cụ thể. Đổi lại, sự lựa chọn của các hạt bức xạ có thể được xác định bởi tham số bên ngoài. Nó cũng có thể được quyếtđịnhcho một hạt nhân bia dựa trên tính chất của các hạt nhân tạo thành, chẳng hạn như chu kỳ bán rã và sơ đồ phân rã phóng xạ. Các sản phẩm kích hoạt có thể sống đủ lâu để có thể đo được, và bức xạ đó phải được chọn để thích hợp cho hệ thống đo đạc có sẵn.

Việc lựa chọn các phản ứng hạt nhân tối ưu cần xem xét về tính chất vật lý, tính chất hóa học, và tính chất của hạt nhân không chỉ của chất đồng vị của các nguyên tố đã tìm được và vấn đề kích hoạt sản phẩm của chúng mà còn là những thành phần chất nền và các nguyên tố chủ yếu của nó. Một đánh giá về phản ứng nhiễu có thể xảy ra hoặc là các sản phẩm kích hoạt cạnh tranh thì được thảo luận trong chương 8 . Các nguồn dữ liệu hạt nhân đầy đủ, chẳng hạn như những danh mục trong phần 7.4.2, thì nên có sẵn để sử dụng.

Như vậy sự lựa chọn của các phản ứng hạt nhân tối ưu có thể bao gồm rất nhiều sự thỏa hiệp trong việc điều chỉnh ba thông số. Để xem lại nghiên cứu được đưa ra trong chương 3 cho nguyên tố Đồng (Cu) được tìm thấy, một so sánh các kích hoạt có sẵn cho hai chất đồng vị của nó được thực hiện trong bảng 7.1 cho bốn phản ứng hạt nhân khác nhau. Dữ liệu minh họa sự đa dạng của các hạt nhân phóng xạ mà có thể được sản xuất với ∆Z = 0 hoặc ±1, với chu kỳ bán rã trong khoảng từ 5.1 phút đến 92 năm, và với sự biến đổi lớn trong các loại, độ phổ cập, và các năng lượng của các chất phóng xạ.