Активационный анализ. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Активационный анализ - метод определения состава вещества, основанный на активации атомных ядер и исследовании радиоакт. излучения, возникающего вследствие изменения нуклонного состава или энергетич. состояния ядер. А. а.- наиб. распространённый ядерно-физ. метод определения состава вещества. Впервые предложен Д. Хевеши (G. Hevesy) и Г. Леви (Levi) (1936). Образец облучается потоком частиц или

-квантов (активация). В результате ядерных реакций часть ядер превращается в радиоактивные или возбуждённые. Идентификация элементов и количеств. анализ производятся путём измерения интенсивности и энергии излучений, а также по периоду полураспада радиоакт. ядер. Т. к. в основе А. а. лежат ядерные процессы, то результаты А. а. не зависят от того, в какое хим. соединение входят атомы определяемых элементов, но чувствительны к изменению изотопного состава элементов.

Количеств. определение состава вещества при А. а. основано на том, что при соблюдении нек-рых условий активность образовавшегося радионуклида (аналитич. изотопа) пропорц. кол-ву ядер исходного нуклида определяемого элемента. При пост. плотности потока Ф активирующего излучения и пренебрежимо малом уменьшении числа п ядер определяемого элемента за время облучения активность А радионуклида в момент t после конца облучения равна:

где

- сечение реакции, используемой для образования аналитич. изотопа,

- доля исходного изотопа в естеств. смеси изотопов,

- постоянная распада аналитич. изотопа, t_обл., - время облучения образца. Отсюда масса анализируемого элемента:

где М - атомная масса элемента, N_A. - число Авогадро.

Точность анализов, основанных на (2), составляет 20-50%. Более распространённым является относит. метод измерений, при к-ром активность образца А_xсравнивается с активностью эталона А_э, содержащего известное кол-во определяемого элемента и облучённого в идентичных условиях с образцом. Искомая величина т_х находится (точность 1-10%) из соотношения

А. а. подразделяется по виду активирующего излучения на нейтронно-активац. анализ, гамма-актива ц. анализ, анализ на заряж. частицах (протонах, дейтронах, a-частицах и тяжёлых ионах). Наиболее распространены первые два метода. А. а. на заряж. частицах, в связи с их малыми пробегами в веществе, используется гл. обр. для анализа тонких слоев и при изучении поверхностных явлений (адсорбции и др.).

Широкое распространение нейтронно-активац. анализа обусловлено его высокой чувствительностью, связанной с большим сечением реакции захвата ядрами тепловых нейтронов и наличием мощных источников нейтронов (ядерные реакторы, ускорители и др.). Чувствительность (предел обнаружения) большинства элементов при использовании нейтронных потоков ~ 10¹³ см^-2c^-1 составляет 10^-5-10^-10 %. Предел обнаружения ~ 10^-4-10^-6%, достаточный для решения многих задач, может быть получен при использовании ампульных нейтронных источников (калифорниевого, сурьмяно-бериллиевого).

Анализ лёгких элементов, плохо активирующихся тепловыми нейтронами (С, N, О), производится с помощью быстрых нейтронов, получаемых на ускорителях и нейтронных генераторах, а также

-излучения.

Для

-активационного анализа используется тормозное излучение высокой интенсивности (10¹⁴- 10¹⁵ квант/с), получаемое на электронных ускорителях. Фотоядерные реакции позволяют активировать практически все элементы периодич. системы элементов с пределом обнаружения ~ 10^-4-10^-7%.

Различают т. н. инструментальный А. а., состоящий в измерении активности облучённого образца (без его разрушения) методами ядерной спектрометрии, и более точный А. а. с использованием хим. реакций для отделения аналитич. изотопов от др. ядер, активность к-рых препятствует измерениям. Измерение активности производится с помощью детекторов частно;. Наилучшие результаты дают

-спектрометры высокого разрешения с использованием полупроводниковых детекторов, обладающих энергетич. разрешением до неск. десятых долей КэВ (рис.). Для анализа полученных спектров и обработки результатов измерений применяются многоканальные анализаторы, микропроцессоры, ЭВМ, позволяющие в совокупности с автоматич. системой перемещения образцов полностью автоматизировать процесс (см. Автоматизация эксперимента, Ядерная электроника).

Гл. достоинства А. а.: возможность определения малых содержаний элементов в разл. объектах и проведение массовых экспрессных анализов образцов. А. а. применяется для определения примесей в сверхчистых материалах (в реакторостроении и электронной промышленности), содержания микроэлементов в биол. объектах при экологич. и медицинских исследованиях, а также в археологии и криминалистике. А. а. успешно используется также при поиске полезных ископаемых, для контроля технол. процессов и качества выпускаемой продукции.

Литература по активационному анализу

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.