Способ определения изотопического состава вещества Советский патент 1983 года по МПК G01N21/74 

Изобретение относится к спектрешьным способам определения изотопного состава вещества и может найти применение в изотопной промышленности при анализе свинца и других вешеств, обогащенных одним из изотопов.

Известен способ определения изотопного состава свинца методом эмиссионной атомной спектроскопии с использованием прибора высокого разрешения (интерферометра Фабри-Перо) по относительной интенсивности компонент-изотопной структуры линии Р Ы )д 405,8 нм 1 .

Однако при анализах с помощью указанного способа необходимо использовать спектральные приборы высокого разрешения.

известен метод атомно-абсорбционного изотопного анализа вещества, включающий получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной линии 2.

Однако известный способ требует, использования нескольких моноизотопных источников света,а также предварительного построения градуировочных характеристик, что усложняет данный метод анализа.

Цель изобретения - упрощение способа анализа.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения изотопического состава вещества, включающее/ получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной линии, атомы вещества в газовой фазе получают путем создания насыщенного пара атомов

в замкнутой оптической камере и измеряют при фиксированной температуре величину полного поглощения в диапа 3оне длин волн шире, чем изотопическое ли сверхтонкое расщепление линии,

На чертеже приведен график зависимости величины полного поглощения (А) от температуры насыщенного пара свинца..

0 Предлагается использовать источник сплошного спектра и установленное теоретически и экспериментально существенное влияние изотопного состава свинца на величину полного погло5 Щения (А) резонансной линии Pb(l)

283,3 нм (эквивалентная ширина линии, выраженная в единицах допплеровской ширины) в переходной части кривой роста А f(x) , где х - оптическая толщина абсорбирующего слоя.

Для иллюстрации установленных з акономерностей на чертеже представлена рассчитанные с помощью ЭВМ зависимости ожидаемых величин А для линиж Pb{l) 283,3 нм при различных температурах абсорбирующего пара для четырех образцов свинца разного изотопного состава на основе термодинамических данных по давлению насыщенного пара свинца.

0 В табл. 1 приведен изотопный сое тав образцов свинца, для которых выполнены теоретические расчеты зави симости (T) для линии Pb(l) 283,3 нм в условиях термодинамического равновесия, А - величина безразмерная и не зависит от условий эксперимента.

Таблица

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПИЧЕСКОГО СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, включающий получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной/линии, отличаю- : щ и и с я тем, что, с целью упрощения способа определения,атомы вещества в газовой фазе получают путем создания насыщенного пара атомов в зг1мкнутой оптической камере и измеряют при фиксированной температуре величину полного поглощения в диапазоне длин волн шире, чем изотопическое или сверхтонкое расщепление линии. 1 I I 1.0 0.5 (Л со 00 СХ) 4 СО SOO9О0fOOO Тв пералпу/ а( f/occA/u e ofo fta/pcr лАхла вг,

1 (прирюдный состав)

7f)A

2(Обогащен изотопом РЬ

3(обогащен изотопом РЬ

4(обогащен изотопом °РЬ

На чертеже кривые 1-4 относятся соответственно кизотопным составам образцов 1-4, приведенным в табл,1.

Из графика следует, что если определить величину А при фиксированной оптимальной температуре 860 К, то значения полного поглощения будут отличаться для образцов 2, 3 и 4 по сравнению с полным поглощением для природного свинца (образец I) соответственно примерно в 2 раза, на 30% и 6%. На опыте измеряют интенсивности света от участка сплошного .. спектра в области расположения лиНий

1,4

24,1

22,1

52,4 0,7

,1 1,4

97,8 ,2

92,2 4,9

2,7 2,8

18,4

78,8

Pb(l) 283,3 им сначала при отсутствии, а затем при наличии поглощающего слоя насыщенного пара свинца в замкнутой оптической кювете для фиксированной температуры.

Измерения можно выполнять при любой фиксированной Температуре свинца в пределах интервала 800-900 К. Из графика видно, что различие между величинами А для разных изотопных составов свинца имеет место и в области 1000-1050 К. Однако в этом случае оно менее резко выражено.Отметим, что для определения образца.

обогащенного изотопом 207рь, измерение величины А следует выполнять с точностью не хуже 5 отн.%.

Пример. Определение полного поглощения линии Pb(l) 283,3 нм осуществляют для образцов свинца № 1 и 2 в интервале температур 813-873 К для термодинамически равновесной системы насыщенный пар - жидкий свинец. Образец загружают в предварительно тренированную и обезгаженную под высоким вакуумом оптическую кювету с длиной абсорбирующего слоя 5,8 см. Кювету с образцом рткачивают до высокого вакуума и отпаивают при давлении мм рт.ст. Далее кювету с образцом размещают в нагревательной печи на оптической оси спектрального прибора ДФС-8-2 с фотоэлектрической приставкой и определяют величину полного поглощения А, Условия экспериментов: при работе с образцом № 1 ширина входной (s) и выходной (Sg) щелей монохроматоДанные табл. 2 полностью подтвер-рый прост по исполнению и позволит

ждают эффективность предлагаемогос помощью несложной спектральной

способа .определения изотопически 40аппаратуры выполнить сортировобогащенного свинца по измереннойку образцов изотопов свинвеличине полного поглощения, кото-ца.

ра варьируется соответственно в пределах 0,03-0,08 и 0,08-0,16 мм, при работе с образцом 2 S 0,03 и Sj 0,065 мм. Величины интенсивности света, прошедшего через оптическую кювету, измеряют с помощью ФЭУ-39А и приборов В2-11 и КСП-4 с точностью не хуже 2 отн.%. Темпера.туру образца и окон кюветы измеряют с помощью 2 хромель-алюмелевых термопар потенциометрическим способом

0 с помощью ПП-63. Точность стабилизации фиксированной температуры образца свинца составляет +1 К,

Результаты выполненных экспери5ментов представлены в табл. 2 совместно со значениями А, рассчитанными теоретически на основе данных по давлению насыщенного пара свинца, также указаны величины отклонения

0 экспериментальных и рассчитанных значений полного поглощения линии Pb(l) 283,3 нм.

Таблица 2