Способ приготовления образцов и стандартов для нейтронно-активационного анализа Советский патент 1982 года по МПК G01N1/00 G01N23/222 

I Изобретение относится к способу пробоподготовки при проведении нейтронно-активационного анализа, в част ности используется при определении микроэлементов в биоматерйале. Известны способы пробоподготовки, состоящие в изготовлении образцо и стандартов, заключающиеся во введении в исследуемые образцы определенных, строго дозированных добавок определяемого элемента р Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления образцов и стандартов для нейтронно-активацконного анализа , заключающийся в том что в навеску исследуемого вещества до бавляют кратные друг другу известные к личества определяемого элемента в соответствии с выражением х + т, х+т, х+2т, х+Зт, х+шп,..., х k-m, U) где X неизвестное количество опре-деляемого элемента в биопробе;1и- известное количество определяемого элемента в добавке; К коэффициент, определяющий величину добавки. Количество элемента, например естественного урана,в оиологическом материале определяется по графику: по оси абсцисс откладывается величина добавки, а по оси ординат - плотность треков на поверхности детектора (тр/см). Искомая величина находится экстраполяцией на нулевую добавку и продолжением, полученной по экспериментальным точкам прямой линии графика до пересечения с осью абсциссОтрезок, отсекаемый на оси абсцисс, есть определяемая величина X, взятая по абсолютному значению 2. Однако для более точного построения графика необходимо больше точек, т.е. значений В то ке время увеличение Уп изменяет величину плотности треков на детекторе- Искажение плотности треков возникает зл счет умгнь шения ol мосительносо отношения плотности потока тепловых нейтронов к быстрым. Кроме того, необходимо учитывать фон для каждого образца. Цель изобретения - повышение тоц ности анализа. Поставленная цель достигается тем что согласно способу приготовления образцов и стандартов для нейтрон- но-активационного анализа, заключающемуся в том, что в навеску исследуе мого вещества добавляют кратные друг другу известные количества опоеделяе мого элемента, изменяют величины навески ис педуемого вещества в соот ветствии с выражением ах-ьКУпДО.) . где й- коэффициент, определяющий ве личину навески образца или стандарта; К - коэффициент, определяющий ве личину добавки; У - неизвестное количество определяемого элемента в биопробе; - известное количество определяемого элемента в добавке, при , К 1 , к 2, при а 2, К 1. Подставим значение коэффициентов а и К в выражение (2), получим сист му уравнений в общем виде f)X-i-l7i-N ; 2)2X-i-ln-N2i 3ix+2 ri-N2,; 4)фон-Мо, . где Ni - плотность треков на детекто ре, L 0,1,2,37 определяющих плотность треков на поверхности ТТД обра ца Хи стандарта . Вычтем из уравнения (1 ) системы (З) величину фона MO5 получим X4VY1--N ; 2,. ; X-tlvn-N-,; (3j Первое уравнение системы ( 3 ) характеризует детектор с внутренним по ложительным стандартом. Второе и третье уравнения характе ризуют детектор с внутренним отрицательным стандартом (образцом) при вы читании . Если N то имеемХН NQ детектор с отрицательным стандартом. Если N./N-i, то имеем - ,ereKJO с отриц i : е.чьным образцом. 7 .4 Таким образом имеем систему -i ы После облучения и подсчета плотности треков (или наведенной радиоактивности) расчетным путем определяем концентрацию микроэлемента в биоматериале. Решение системы ( 4 ) дает значение величин X и Wi. Количество урана (элемента) в биопробе определяем по уравнению . ,, «-..-- ,(й количество урана :( элегде(л,у, i7i( мента) соответственно в образце и стандарте; AvJd плотности треков на -по- . верхности детекторов соответственно в образце и стандарте, вычисле иие по системе (4), где )( 4 S-tКонцентрацию урана ( элемента в биопробе рассчитываем по отношению K-My/Vyit, концентрация урана в биопро бе, г урана/г ткани; количество ткани в биопробе, г, Для определения концентрации прИ.:, родного урана в биопробах подбирают детектор, приготавливают растворы биообразцов и стандарта, подготавли вают детекторы, т.е. наносят раство ры биообразцов и стандарта на поверхность детектора, высушивают детекторы под ИК лампой, облучают ТТД нейтронным потоком, обрабатывают де1гкторы в плавиковой кислоте, подсчитывают полость треков на поверхности детек-тора, полученные величины плотности треков подставляют в систему уравнений (3) и вычисляют Х и In, по отношению (5) определяют hij и по выражению (6) расчитывают концентрацию. Приготовление биообразцов и стандартов. В качестве биопробы для определения урана выбирают зеленый лист кустарника Crataegus. Детекторами для осколков деления служат покровные стекла .Ilmglas размером мм. Для приготовления стандарта используют азотнокислый уранил УОйСНО). бН,/) с содержанием естественного урана 18,3 обычного изотропного сое

591

тава. Биообрацы и стандарт растворяют в концентрированной азотной кислоте при в течение 3 м. Концентрация биомассы (ткани) в биопробе равна ,-1 ,9б510 -г ткани/мл. Концентрация урана в стандарте равна PVig-t урана/мл.

Подготовка детекторов.

(Бис) растворы образцов, стандарта и растворителя наносят на поверхность детекторов при 3Q-35°C: на первый детектор наносят О,1 мл раствора исследуемой биопробы X и добавляют 0,1 мл стандарта fvij т.е. X+W; на второй детектор - 0,2 мл раствора биЬпробы 2 и добавляют 0,1 мл стандарта ж, т.е. 2Х+Ж; на третий детектор0,1 мл раствора биопробы X и добавляют 0,2 мл стандарта,. т.е. )C+2lti; на червертый детектор - 0,2 мл раство76

рйтеля для учета фонового содержания урана в растворителе. Объем растворителя соответствует сумме биораствора образца и стандарта на первом детекторе.

Облучение и обработка детекторов. После высушивания под ИК-лампой детекторы.. Помещают в алюминиевый, контейнер и оьлучают в вертикальном экспериментальном канале реактора в течение 12 мин при потоке З/Ю нейтрон/см, с. После облучения детекторы промывают в дистиллированной воде и протравливают в растворе плавиковой кислоты в течение S мин при комнатной температуре. Число треков на поверхности детектора подсчитывают визуально на микроскопе МБИ-3 при увеличении в

225 раз ( табл.1 ).

1,9б5х

0,1

0,1 10 0,1

3,930

0,2 10-ь

0,1 1,965 0,2

100,2 ( чистый растворитель для учета фона

230, 190 220, 210 185, 220

57,5 190, 180 175, 213

195,5

, 220 220, 2itO

39,5 230, 215, 225 . 220

230

270,285

265,250

280,265

295,285

269,3

120 125 160 130 165

й 191 По данным табл. 1 составляют систему ( ) т+ X 57,5, т- X 39,5, где X 9, ,5. Количество урана в биопробе определяют по отношению (5), г 1,855-10 ТЖГБТ Концентрацию урана в биопробе определяют по отношению (6 ), г урана/г биомассы ,.-1о« 1 ,965 10Предлагаемый спосоЬ определения микроэлементов проводят радиоизотопным анализом по измерению радиоактивности изотопа в растворителях: азотной кислоте и смеси кислот №Ю.:Ж10 в соотношении 1:1. Определяют количество радиального изотопа ( р.а.и.) в растворителях - заведомо известно плотное его отсутствие ( примеры 1 и 2) и коли чество р.а.и. в азотной кислоте с извест ным количеством изотопа (пример 3).

1,0

,0

2,0

,0

,0

растворитель для учета

фона} . 1197 р. ра но 5 за 10 15 20 сч бо Na ко и

Таблица2

И 188

10690

0,03 107.00 10680

10690

0,06

21370 21380 21375

21375

550 580 570

567 8 Технблогия определения количества .и. заключается в проведении one ий разбавления радиоактивного раста до требуемого количества р.а.и.; олнения в ампулы: в 1-ю - 1,О мл растворителя и добавляют 1,0 мл раствора с известным количеством р.а.и. , т.е. X +т; во 2-ю - 2,О мл растворителя и добавляют 1,0 мл раствора с известным количеством р.а.и., т.е. 2 К + М; в 3-ю - 1,0 мл растворителя и до бавляют 2,0 мл раствора с известным количеством р.а.и., т.е. Х+ 21п; в 4-ю - 2,0 мл растворителя для учета фона; та импульсов на пересчетном прие (ПС02-2еМ, ФЭУ-82, кристалл (Tl) 070 мм с колодцем), расчета ичества р.а.и. по уравнению (,) тношению (6) (табл. 2).

1 1,0

0,015 1,0

2,0 2,0

0,030 1,0

9П197

10 Продолжение табл. 2,

12710 11927

12460

12637

17560 17800

26 17310

0,015 2,0

1,0

0,03

2,0

( растворитель для учета .фона) Расчет количества р.а.и. в рас рителях. П р и м е р 1 . В азотной кисло м+ X 10621; Х 10685; Х М 10653. 9-10 мкКи. I Ubbj П р и м е о 2. 3 смеси кислот И1Юз:НС104 n- X 5800; Уи- X 5323; - 11,5; т 5311,5.

17557

680 730 720

710 Пример 3. В азотной кислоте с известным количеством р.а.и. wi + X 11927; - 26; X 5950,5 Л1 5976,5. ,59$05 0 015 . о,ОЙ9АмкКи рУ/о,J В примерах 1 и 2 количес тво р.а.и. должно быть равно нулю, в-примере 3 0,015 мкКи. Расхождение результатов можно объяснить адсорбцией радиоактивного раствора на стенках микропипетки. По результатам определения количества р.а.и. в растворителях ошибка пре длагаемого способа определения микроэлементов меньше 0,Ц%. . Предлагаемый способ определения микроэлементов по методу отрицательного стандарта имеет преимущества по сравнению с методом добавок и внутр рённего стандарта: количество детекторов для учета фона уменьшается до одного и учитывается только для первого детектора, а для второго и третьего фон исключается при расчете; повышается точность измерения за счет приготовления образцов и стандартов одинаковой формы, объема, размера, веса, плотности и сравнимого количества определяемого элемента, т.е. величина ошибок измерения значительно уменьшается из-за неоднород,ности потока нейтронов, самоэкранирования и неодинакового поглощения тепловых нейтронов стандартами и образцами; измерения проводятся одновременно по двум навескам биопробы. Формула изобретения Способ приготовления образцов и стандартов для нейтронно-актр ацион1197ного что доба ные 5 та, с це изме го в нием где при анал М., лиз 12 анализа, заключающийся в том, в навеску исследуемого вещества вляют кратные друг другу известколичества определяемого элеменотличающийся тем, что, лью повышения точности анализа, няют величины навески исследуемоещества в соответствии с выражеахл-куу), о - коэффициент, определяющий величину навески образца ил}и стандарта; К - коэффициент, определяющий величину добавки определяемого элемента; X - неизвестное количество определяемого элемента в биопробе;W - известное количество определяемого элемента в добавке, , ,, , . Источники инорфмации, ятые во внимание при экспертизе 1.Ровинский Ф. Я. и др. Методы иза загрязнения окружающей среды Атомиздат, 1У78, с. 211. ,Нейтронно-активационный ана. Рига, Зинатне, 1966, с. 83..