Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Использование тормозного излучения электронных ускорителей для проведения гамма-активационного анализа естественных образцов 10
1. Физические основы гамма-активационного метода анализа вещества 10
2. Сравнение гамма-активационного метода с другими методами активационного анализа вещества 26
3. Основные источники тормозного излучения, используемые для гамма-активационного анализа и их сравнение 29
4. Состояние и перспективы развития гамма-активационного метода анализа с использованием тормозного излучения электронных ускорителей 33
Глава 2. Оптимизация условий облучения и измерения при проведении гамма-активационного анализа с помощью микротрона 61
1. Введение 61
2. Угловое распределение тормозного излучения из толстой мишени при разных порогах регистрации гамма-квантов 62
3. Распределение тормозного излучения микротрона вдоль оси пучка 68
4. Экспериментальное исследование выбора оптимальных размеров образцов 73
5. Выбор оптимального времени измерения короткоживущих радиоизотопов при массовом гамма-активационном анализе 80
6. Выводы 81
Глава 3. Исследование влияния интерфериряищ реакций и их количественный учет при проввдении гамма-активационного анализа 84
1. Введение 84
2. Исследование интерферирующих реакций. Экспериментальные результаты 85
3. Инструментальное определение урана и тория в образцах сложного химического состава методом активации тормозным излучением микротрона 92
4. Заключение НО
Глава ІV. Применение тормозного излучения и фотонейтронов микротрона дж инструментального многоэлементного активациошого анализа горных пород, метеоритов, тжтитов и желе30-4штанцевых конкреций
1. Введение
2. Многоэлементный инструментальный активационный анализ железистых латеритовых руд и железо-марганцевых конкреций, проводимый с помощью микротрона
3. Исследование химического состава метеоритов, тектитов, импактитов и древнейших кристаллических пород Земли ак-тивационным методом с использованием микротрона 128
4. Выводы 153
Заключение 155
Литература 158
- Сравнение гамма-активационного метода с другими методами активационного анализа вещества
- Угловое распределение тормозного излучения из толстой мишени при разных порогах регистрации гамма-квантов
- Исследование интерферирующих реакций. Экспериментальные результаты
- Многоэлементный инструментальный активационный анализ железистых латеритовых руд и железо-марганцевых конкреций, проводимый с помощью микротрона
Введение к работе
За последние годы значительное развитие получило применение различных ядерно-физических методов для анализа состава вещества. Ядерно-физические методы анализа - мощное средство определения макро- и микроэлементов в природных объектах различного происхождения (геологического, биологического, сельскохозяйственного), а также контроля технологических процессов и .
Одним из важнейших ядерно-физических методов является радиоактивационный анализ, основанный на измерении наведенной радиоактивности нуклидов определяемых элементов, возникающей в результате ядерных реакций при облучении анализируемого образца ядерными частицами (тепловыми, надтепловыми или быстрыми нейтронами , заряженными частицами, гамма-квантами) . Активационный анализ позволяет определить содержание примесей в образцах как простого так и сложного химического состава с очень высокой чувствительностью при достаточно высокой точности и экспресснос-ти анализов .
Ведущее место среди активационных методов анализа вещества занимает реакторный нейтронно-активационный анализ. При облучении исследуемого образца в ядерном реакторе интенсивным потоком нейтронов (10 - Ю нейтр/см? с.) можно определить содержания элементов в образце порядка 10"" - Ш-10 /2/.
Для определения содержания многих элементов весьма эффективным является и применение гамма-активационного метода анализа (ГАА) с использованием тормозного излучения электронных ускорителей 1 ° . При облучении вещества гамма квантами в нем протекают ядерные реакции за счет их электромагнитного взаимодействия с атомными ядрами. Первая реакция этого типа„ была осуществлена в 1934 году Чедвиком и Голдхабероиг . Они наблюдали протоны, возникающие в результате реакции фоторасщепления дейтона ( У + d —— р + п ) # к концу 1939 г. было выполнено около 20 экспериментальных работ по фотоядерным реакциям. Однако, лишь после 1940 г.,с созданием первого ускорителя электронов - бетатрона и получением интенсивных пучков тормозного излучения ускоренных электронов, появилась возможность систематического изучения фотоядерных реакций. Широкое изучение фотоядерных реакций началось в послевоенный период благодаря вводу в действие мощных ускорителей электронов. И уже в 1947 году было обнаружено новое явление, а именно, было установлено, что взаимодействие гамма-квантов с ядрами имеет ярко выраженный резонансный характер. Наличие этого резонанса в .сечениях фоторасщепления ядер, получившего название гигантского - универсальное свойство всех ядер. Его максимум располагается при энергиях 12-25 МэВ, а ширина меняется в пределах 4-Ю МэВ .
За истекшие десятилетия фотоядерные реакции стали важным источником информации о строении атомного ядра. Что касается внедрения фотоядерных реакций в аналитическую практику, то первоначально оно происходило весьма медленно. Этот факт прежде всего был связан с незначительным распространением и высокой стоимостью соответствующих ускорительных установок. При этом по чувствительности анализа они значительно уступали реакторам. Лишь успехи в конструировании ускорителей стимулировали более интенсивное развитие аналитических методов, основанных на использовании фотоядерных реакций, начиная примерно с середины 60-х годов. За последнее десятилетие метод гамма-активационного анализа вещества стал важным аналитическим методом, который часто служит весьма эффективным дополнением к нейтронно-активационному анализу, проводимому с использованием ядерных реакторов/15-17 19-24/.
Однако, несмотря на большие успехи, достигнутые в развитии гамма-активационных методов анализа веществ, существует ряд вопросов, требующих дальнейшего исследования. К этим проблемам относятся, например, проведение методических исследований, связанных с оптимизацией процессов облучения и измерения образцов, с установлением всевозможных интерферирующих реакций при проведении ГАА и способа их учета, с расширением энергетического диапазона регистрируемого вторичного излучения, с формированием и использованием смешанных пучков нейтронов и ft - квантов и т.д. . Не менее важное значение приобретает в данном этапе развития гамма-активационного метода вопрос возможности его применения для решения насущных научно-технических и народно-хозяйственных задаче1" 3 6»ЗЗС»З3"38/.
В настоящей диссертационной работе проведены исследования с целью повышения эффективности использования тормозного излучения микротрона при проведении инструментального многоэлементного ГАА вещества, а также надежности результатов анализов посредством определения взаимного влияния интерферирующих реакций и установления возможного способа их количественного учета. С учетом результатов проведенных исследований разработан и опробован инструментальный гамма-активационный метод многоэлементного анализа различных образцов сложного химического состава, а также ряда объектов, имеющих важное народно-хозяйственное значение.
В главе I приведен литературный обзор современного состояния работ по использованию тормозного излучения электронных ускорите - 7 лей для проведения ГАА естественных образцов.
Рассмотрены вкратце некоторые вопросы, имеющие интерес с точки зрения понимания основных физических закономерностей фотоядерных реакций и в то же время несомненный интерес для наиболее эффективного внедрения фотоядерных реакций в аналитическую практику. Приводится сравнение гамма активационного метода с другими методами активационного анализа вещества. Большое внимание уделяется вопросам применения ГАА для решения научно-технических и народно-хозяйственных задач, а также главным методическим задачам, связанным с оптимизацией различных этапов гамма-активационного метода анализа.
В главе П представлены и обсуждены результаты проведенных нами экспериментальных исследований пространственного распределения тормозного излучения, образующегося в толстой тормозной мишени микротрона. С учетом полученных распределений определена оптимальная геометрия облучения образцов при проведении ГАА на микротроне. Рассмотрен вопрос выбора оптимального времени измерения радиоизотопов при массовом ГАА.
В третьей главе диссертации приведены результаты изучения взаимного влияния интерферирующих реакций и даны рекомендации по их количественному учету. В качестве примера обсужден вопрос определения урана и тория гамма-активационным методом с учетом различных конкурирующих реакций, влияющих на их определение.
В главе ІУ описана разработанная нами методика инструментального многоэлементного активационного анализа с использованием для активации образцов тормозного излучения и фотонейтронов микротрона. В качестве объектов исследования использованы различные геологические образцы (древнейшие кристаллические породы Земли, железистые латериты), метеориты, тектиты, импактиты, железомарганцевые конкреции и почвы.
Наиболее важными результатами, полученными в настоящей диссертационной работе являются следующие:
1. Экспериментально исследовано с помощью пороговых детекторов угловое распределение тормозного излучения из толстой тормозной мишени микротрона. Впервые получена зависимость ширины утлового распределения от порога регистрации тормозных гамма-квантов. Установлена полуэмпирическая формула, описывающая экспериментально наблюдаемые угловые распределения гамма-квантов.
2. Экспериментально установлен ход убывания относительной интенсивности тормозного излучения вдоль пучка гамма-квантов и зависимость степени активации облучаемого образца от его диаметра.
3. На основании полученных распределений экспериментально установлена оптимальная геометрия облучения образцов при проведении гамма-активационного анализа с использованием тормозного излучения микротрона.
4. Проведено изучение взаимного влияния интерферирующих реакций при граничной энергии гамма-квантов равной 20,5 МэВ и предложен способ их количественного учета при проведении многоэлементного ГАА с помощью микротрона.
5. Разработана и опробована новая методика инструментального многоэлементного активационного анализа кубинских железистых латеритовых руд для экспрессного определения содержания в них наиболее важных с практической точки зрения составляющих: железа, никеля, кобальта, хрома и других.
6. На основе проведенных исследований разработана и успешно испытана инструментальная активационная методика многоэлементного анализа различных уникальных образцов с использованием для их активации тормозного излучения и фотонейтронов микротрона.
7. Показана роль ГАА в расширении круга анализируемых элементов ( Pb,Zr, Y и другие) и повышения чувствительности анализа ряда элементов (Ni ,Pb,Ti , Zr , Sr) в сравнении с другими ядернофизическими методами.
Полученные результаты могут быть применены при планировании и разработке конкретных схем гамма-активационного анализа, проводимого с помощью микротронов. Они, в частности, успешно внедрены в практику ГАА веществ в Лаборатории ядерных реакций ОИЯЙ и использованы при проведении совместных исследований с соответствующими лабораториями ГЕОХИ АН СССР и ВНИЖЕТ.
Большой экономический интерес представляет разработанная методика инструментального экспрессного многоэлементного анализа железа, никеля, кобальта и других химических элементов в железистых латеритовых рудах в связи с существованием на Кубе крупных месторождений этих руд. Ожидаемые масштабы производства концентрата никеля и кобальта - около 100000 тонн в год, начиная со следующей пятилетки.
Основные результаты работы докладывались на научных семинарах Научно-экспериментального отдела структуры ядра Лаборатории ядерных реакций 0ИЯИ и были представлены на международные конференции в Дубне (1981), Дрездене (1983), Ческе Будейовице, ЧССР, (1984), а также на Всесоюзной конференции в г. Черноголовке (1984) и на симпозиуме в Миргороде (1983).
Содержание работ опубликовано в 6 препринтах и сообщениях ОИЯИ и в двух статьях ( в журнале " isotopenpraxis "ив сборнике "Метеоритика"), а также в докладах и тезисах докладов на четырех конференциях.
Сравнение гамма-активационного метода с другими методами активационного анализа вещества
Взаимодействие У - квантов с веществом сильно отличается от взаимодействия нейтронов и заряженных частиц. Из-за сравнительно более слабого взаимодействия - квантов с ядерными частицами величины сечений фотоядерных реакций как правило меньше. Величины сечений фотоядерных реакций изменяются для большинства атомных ядер, как указывалось выше не очень сильно, от нескольких мб до сотен мб, в то время как сечения ядерных реакций, протекающих с участием тепловых нейтронов изменяются от 10 -10 б до десятых мб. Кроме того, потоки тепловых нейтронов при использовании реакторов могут достигать ТО -10 Н. С другой стороны, большинство из представляющих аналитический интерес ядерных реакций, которые идут под действием заряженных частиц, имеют величину сечения между I мб и 10 мб. Кроме того, средняя величина ионного тока,достигаемого на современных ускорителях,сравнительно высока. Для циклотронов средний ионный ток достигает мА (Ю" -1Сг част/с г . Вследствие этого активационный анализ, проводимый на тепловых нейтронах (НАА) или на заряженных частицах (ААЗА) обладает, в общем случае, более высокой чувствительностью, чем гамма-активационный метод (ГАА) 1 .
Однако, гамма-активационный метод анализа обладает некоторыми преимуществами в сравнении с вышеуказанными методами, которые особенно ярко проявляются, когда в распоряжении имеется ускоритель электронов и энергию ускоренных частиц можно изменить. Остановимся коротко на самых основных. 1) Прежде всего, изменение энергии ускоренных электронов приводит к изменению максимальной энергии тормозных гамма-квантов, что позволяет в отличие от нейтронно-активационного анализа, избавиться от многих интерферирующих ядерных реакций. Что часто позволяет активировать с относительно большой селективностью именно те элементы, которые нас интересуют. Особенно привлекателен гамма-активационный метод анализа при определении содержания легких элементов, таких как С , N , О , F и»би»61 # 2) В ряде случаев применение пучков гамма-квантов в аналитических целях позволяет избегать чрезмерно большой мешающей активности, возникающей,например, при облучении образца тепловыми нейтронами реактора или заряженными частицами из-за активации его макроосновы. В качестве типичного примера приведем анализ образцов,богатых натрием, например, биологического или геологического происхождения 1 » , в которых за счет большой ин-дукцированной активности радиоизотопа No. возникает в течение длительного времени нежелательный фон. Наиболее остро стоит эта проблема при определении содержания элементов, образующих под действием тепловых нейтронов радиоизотопы с периодом полураспада Т 1/2 15 ч.
Тогда как фотоядерная реакция No. ( ff , n ) Na » E c = 511 кэВ, 1274 кэВ, Ту = 2,6 л., идет с небольшим выхо-дом. Поэтому V- излучение Na не создает заметного фона даже при сравнительно больших содержаниях натрия в образце. Вследствие этого, многоэлементный ГАА образцов, богатых натрием (т.е., с концентрацией равной или большей нескольких %) не представляет особого затруднения. При этом возможно осуществление чисто инструментального варианта активационного анализа . 3) Высокая проникающая способность (f - квантов и отсутствие эффектов самоэкранирования дают возможность облучения проб больших масс (до I кг и более). Тем самым обеспечивается, по сравнению с НАА и особенно ААЗЧ, повышение представительности и чувствительности анализа, что особо желательно при анализе геологических образцов. Сочетание этих достоинств ГАА с возможностью использования ядерной реакции ( S » б" ) привело к успешному внедрению ГАА в практику. Например, в работах крупного горнорудного комбинате/ та по анализу золота7 .
К недостаткам ГАА следует отнести необходимость в аккуратном мониторировании при облучении образцов тормозным излучением электронных ускорителей из-за указанной выше резкой направленности вперед пучка тормозных гамма-квантов. Однако, аккуратное мониторирование пучка (f - квантов выполнить нетрудно. Кроме того, при использовании систем для вращения образца во время его облучения, возможно достижения достаточно равномерной активации образца по объему.
Применение ГАА позволяет успешно определить содержание элементов, анализ которых с помощью НАА представляет определенное затруднение. В качестве примера можно привести определение Ті N і t Rb , Sr , Zr , Nb . I ,Tl, Pb в образцах горных пород и руд Л а также в образцах минерального сырья и продуктов его переработки , в чистых металлах/ % в почвах , в образцах биологического происхождения и в пьезоэлектрических керамических материалах . Наконец, отметим широкие возможности, существующие при использовании смешанных ((J4- n )-полей, которые можно создать, используя тормозное излучение электронных ускорителей, в целях одновременного гамма- и нейтронно-активационного анализа ве-щеотв/30,31,32/.
Угловое распределение тормозного излучения из толстой мишени при разных порогах регистрации гамма-квантов
Для проведения ГАА на электронном ускорителе часто используются тормозные мишени толщиной, равной или большей 0,3 рад.длин. Как было отмечено в главе I, угловое распределение тормозного излучения из толстых мишеней существенно отличается от углового распределения из тонкой мишени, причем оно зависит от энергии испускаемых /-квантов z54»55/. При измерении жесткой части тормозного излучения, например, с помощью ПОРОГОВЫХ детекторов, угловое распределение фотонов оказывается более узким, чем расходимость всего спектра Z54»103/. Ланвд и Хансон представляли угловое распределение тормозного излучения простой формулой, которая не принимает во внимание изменение углового распределения в зависимости от энергии тормозного кванта
Формула (12) хорошо аппроксимирует угловое распределение тонких мишеней, однако, экспериментальное угловое распределение тормозных /-квантов из толстых мишеней значительно отличается от описанного формулой (12). Известен ряд теоретических, полуэмпирических И ЭМПИрИЧеСКИХ Выражений / 2,102,104/ дад урловоро pQQ» пределения тормозных /-квантов. Во всех этих выражениях, так же как и в (12), не учтена зависимость углового распределения от энергии регистрируемых фотонов. В связи с задачей оптимизации условий облучения образцов при проведении ГМ на микротронах MT-I7 /116/ и МТ-22 /117/ Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ нами было осуществлено экспериментальное исследование расходимости тормозного излучения из/% , 1А/ мишеней. Толщина тормозных мишеней составляла 0,6 рад.длины, а максимальная энергия электронов равнялась 16 МэВ (микротрон MT-I7) и 20,5 МэВ (микротрон МТ-22). Исследование проведено с помощью пороговых детекторов U ,7з »5п , Си , Л/с и С .
Для измерения /- и Х-излучений наведенной активности фольг использовались ? -детектор толщиной 7 мм, объемом 2,1 см , с энергетическим разрешением 500 эВ на линии 59,5 кэВ (при измерении спектров Z37(J 1В0т7а!Z3mSn) и 6еґіі) тщ с чувстви-тельным объемом 28 см , разрешением 3,5 кэВ на линии 662 кэВ (при измерении спектров Си tS?A/c %4STc ). Регистрация и обработка информации осуществлялись с помощью 4096-канальных анализаторов и программных пакетов "ТИТАН" /П8/ и "АКТАН-60" /П9/.
На рис.12 представлены угловые распределения, полученные с помощью различных пороговых детекторов. Характеристики ядерных реакций, используемых для определения углового распределения /-квантов, показаны в таблице 5. Значения пороговой энергии фотонейтронных реакций выбраны таким образом, что они охватывают область большинства используемых на практике, при проведении ГАА, фотонейтронных и фотопротонных ядерных реакций. Статистическая ошибка измерения наведенной активности пороговых детекторов в области углов расходимости пучка 0 & 32 град, равнялась 6% для урановых пороговых детекторов и 3% - для остальных детекторов.
Различие между значениями относительной интенсивности тормозного излучения, вычисленными по формуле (14), и результаты экспериментов не превышают 15% при Q 32 град. Видно, что для углов 0 14 град, существует хорошее согласие между данными, рассчитанными с помощью формул (13), (14), и результатами экспериментов. Для В 14 град, наименьшее расхождение с экспериментальными данными обеспечивает полуэмпирическая формула (14), Отметим, что расхождение экспериментальных данных с расчетными существенно меньше, чем оно наблюдалось другими авторами /55»103/, Кроме того, расчетные данные отличаются от экспериментальных, главным образом, для больших углов, что согласуются как с теоретическими представлениями , так и с результатами других работ /55»I20»I2I/# Аналогичные кривые получены для энергии 16 МэВ (микротрон MT-I7).
На рис.13 представлена зависимость полуширины угловых распределений от порога реакции при г(О) =0,5. Как следует из рис.13, ширина угловых распределений с уменьшением порога растет нелинейно. Она увеличивается более резко для низко энергетических фотонов, что находится в согласии с теоретическими представлениями Хисдаля . Отметим, что угловое распределение тормозного излучения оказывается несколько уже на микротроне MT-I7, чем на МТ-22, хотя энергия электронов на нем ниже. Такой эффект объясняется, по-видимому, отличием в условиях фокусировки электронного пучка на данных ускорителях.
Исследование интерферирующих реакций. Экспериментальные результаты
При решении поставленной задачи нами были приняты во внимание: 1. Элементный состав исследуемых образцов. 2. Распространенность изотопов в природной смеси. 3. Пороговые энергии фотоядерных реакций, идущих на изотопах как макро-, так и микроэлементов, входящих в состав исследуемых образцов. 4. Ддерно-физические характеристики образовавшихся радиоизотопов. 5. Энергетическое разрешение используемых полупроводниковых детекторов. С учетом этого и предварительных экспериментальных результатов, полученных путем активации реальных образцов, был определен перечень главных аналитических реакций и соответствующих реакций, конкурирующих с ними. Для осуществления исследования были приготовлены образцы чистых элементов или их окисей. Все химические реактивы, исполь - 86 зованные в исследованиях, были марки ЧДА. или 04. Образцы взаимно интерферирующих элементов были облучены парами в течение периода полураспада аналитического изотопа, но не более 5 часов. После облучения образцы измерялись несколько раз с помощью полупроводниковых детекторов. Причем все линии с энергией Ev 214 кэВ измерялись полупроводниковым детектором из чистого Ge , с Ej 214 кэВ - Ge{Li)-W&%
При сравнении вычисленных значений BQ, Bj с экспериментальными данными было найдено, что расхождения обычно не превышали 3%, Учет вкладов интерферирующих реакций по вышеизложенному методу проводится в тех случаях, когда невозможно или невыгодно избавиться от интерферирующего влияния определенного изотопа путем выдержки образцов перед измерением, а также во всех случаях типа I или 3 (см. выше).
Вопрос исследования интерферирующих реакций и их количественного учета имеет важное значение как при проведении многоэлементного ГАА, так и при гамма-активационном определении содержания небольшого числа, например, одного или двух элементов в образцах сложного химического состава. В ІУ главе настоящей диссертации рассмотрены примеры применения результатов наших исследований при проведении многоэлементного ГАА различных образцов. В следующем параграфе в качестве примера гамма-активационного определения содержания двух элементов с учетом интерферирующих реакций будет подробно обсужден вопрос анализа урана и тория в образцах сложного химического состава.
Инструментальные ядерно-физические методы анализа получили большое распространение для определения содержания урана в при - 93 родных объектах в связи с их высокой чувствительностью и возможностью проведения анализа без разрушения пробы .
В работе /13/ предложен метод определения содержания урана с помощью активации тормозным излучением линейного электронного ускорителя с энергией ускоренных электронов, равной 30 МэВ. Нами исследовано инструментальное определение содержания урана в различных объектах при активации тормозным излучением микротронов с энергией электронов 16 МэВ /131/ и 20,5 МэВ /108/, При этом уделено большое внимание изучению интерферирующих реакций. Проведено сравнение результатов нейтронно-активационного и гамма-ак-тивационного анализа урана.
С целью проверки реальных возможностей гамма-активационного метода определения урана нами были включены в исследования образцы различного происхождения (см. табл.10). Активация исследуемых образцов осуществлялась тормозным излучением микротронов MT-I7 /П6/ (Ер311- = 16 МэВ, средний ток - 22 мкА) и МТ-22 /П7/ (Ер ан» = 20,5 МэВ, средний ток - 15 мкА).
После 48-96-часовой выдержки проводились измерения ( з .= 30 60 мин.) спектров активированных образцов. Регистрация и обработка информации осуществлялись способом, описанным во второй главе. Ввиду того, что исследуемые образцы сильно отличались по составу и концентрации элементов основы, применялся метод внутреннего стандарта, исключающий ошибки, связанные с самопоглощением линии Еу = 59,54 кэВ. В таблице 10 представлены результаты определения содержания урана в различных образцах гамма-активавдонным методом и их сравнение с данными, полученными НАА. Как видно, существует удовлетворительное согласие между результатами, но точность нейтронно-активационного метода уступает точности ГАА. При содержании урана меньше I г/т в образцах продуктов переработки железо-марганцевых конкреций содержание урана можно определять только гамма-активационным методом. НАА по (J невозможен из-за большого содержания марганца.
Многоэлементный инструментальный активационный анализ железистых латеритовых руд и железо-марганцевых конкреций, проводимый с помощью микротрона
В связи с первым направлением перед нами была поставлена задача разработки активационного метода с использованием тормозного излучения и фотонейтронов микротрона для инструментального многоэлементного анализа железистых латеритовых руд. В планах развития народного хозяйства Республики Куба придается весьма важное значение резкому и планомерному росту комплексного использования отечественных минеральных ресурсов. В этой связи важнейшую роль играет обработка железистых латеритовых руд для производства концентрата никеля и кобальта.
Для оценки запасов никелевых месторождений и при проведении процессов переработки железистых латеритов необходимо определение содержания в них наиболее интересных для никелевой промышленности химических элементов ( Л/о tCo ,Fe , а также С , Mo iSc , At и другие). Применяемые в настоящее время химические методы определения этих элементов только частично удовлетворяют потребностям геологии и промышленности по экспрессное и чувствительности анализов. Поэтому исследование возможности применения для решения данной задачи активационных методов с использованием сравнительно простой ускорительной установки, какой является микротрон, имеет несомненный практический и методологический интерес.
Другой задачей, имеющей народно-хозяйственное значение, является анализ морских залеганий, разработка которых все более актуальна в связи с истощением материковых месторождений. По современным оценкам на морском дне лежит 1,7 триллионов тонн конкреций, в которых имеется 400 биллионов тонн марганца, 16,4 биллионов тонн никеля, 9,8 биллионов тонн кобальта, 8,8 биллионов тонн меди /ЗІЛ в связи с этим конкреции представляют определенный интерес с точки зрения перспективной добычи из НИХ А/с , Со , Мк і Си . Поэтому нами использованы для исследования образцы железо-марганцевых конкреций.
Ядерно-физические методы инструментального анализа веществ получили большое распространение и при изучении химического состава уникальных образцов, которые желательно сохранить для последующих исследований /126/. Наиболее широко используется в этих целях нейтронно-активационный метод анализа с помощью ядерных реакторов /b»il»1 2b»Id//f позволяющий осуществлять одновременное определение содержания значительного числа элементов с боль - из шой чувствительностью и при небольших навесках образцов. Однако в этом методе предел определения важных в геохимическом отношении элементов, таких как никель, стронций, цирконий, рубидий, свинец и другие, довольно высок /8»9Л С этой точки зрения представляется перспективным применение метода гамма-активационного анализа с использованием для активации тормозного излучения электронов, ускоренных, например, на линейном ускорителе или микротроне А»15»1 »19/, Гамма-активационный анализ часто служит дополнением к НАА и успешно конкурирует с другими методами ана-жза /15,18,24,38,83,84,125,131/ На основе вышеизложенных соображений нами были исследованы возможности применения микротрона для инструментального многоэлементного ГАА метеоритов, тектитов, древнейших кристаллических пород Земли и эталонов горных пород и почвы. Кроме того исследована возможность использования фотонейтронов микротрона для определения содержания /4 Л V , Со , Мп и А/а элементов, которые образуют удобные для анализа короткоживущие радиоизотопы в (n,v )-реакциях.
Железистые латериты А22»141»142/ обычно содержат следующие элементы: Fe - от нескольких до 60$, Со - до 1%,А/с ,CV и Мп - до 3%, AL - до 15$, Sc и My до 2($. Из-за сложного химического состава железистых латеритовых руд их многоэлементный инструментальный анализ представляет значительные трудности. В работах А41»142/ ОБЩ исследован вопрос определения Со и Nі в железистых латеритах. Как показано в этих работах, методом рентгенофлуоресцентного анализа невозможно определить содержание Со в железистых латеритах, так как интенсивный пик Кп -линии Fe с энергией Ej _ =7,05 кэВ полностью перекрывает слабый пик /Q. -ЛИНИИ Со ( Ей Со = »93 кэВ).
В состав железистых латеритовых руд входит ряд элементов, которые сравнительно хорошо активируются тепловыми нейтронами (С , AL t V , Ajn) Другие,как, например, А/с , Fe , О- ,SC , Met, TV , эффективнее активировать /-квантами. Исходя из этого для определения содержания в образцах железистых латеритов наиболее важных с точки зрения никелевой перерабатывающей промышленности элементов необходимо проводить как ГАА, так и НАА этих образцов. Причем при выполнении ГАА следует учитывать, что в тормозной мишени наряду с /-квантами образуется значительный поток нейтронов. При этом требуется учет влияния интерферирующих реакций, вызываемых нейтронами (см. главу Ш). Кроме того, при разработке методики инструментального активационного анализа железистых латеритов необходимо учитывать различие ядерно - 115 физических характеристик образовавшихся радиоизотопов. Например, вследствие отличия периодов полураспада радиоизотопов (Tj/2( Fe) = 8,5 мин., в то время как Twg( ДЛ. ) = 36,16 час.) повышение экспрессности посредством уменьшения времен облучения и измерения приводит к снижению чувствительности и точности анализа прежде всего тех элементов, которые при их активации образуют наиболее долгоживущие радиоизотопы. Поэтому представляет интерес установление режима облучения и измерения, при котором достигается максимальная экспрессность при одновременном обеспечении чувствительности и точности, удовлетворяющих требованиям никелевой промышленности. Кроме того, с геологоразведочной точки зрения представляет интерес и разработка методики, обеспечивающей возможно максимальную чувствительность анализа ряда элементов {Nlt Со , Fe , Ct- и другие) в железистых латеритах.
