Aktivatsion tahlil metodi

Aktivatsion tahlil metodi – modda tarkibini aniqlovchi metod boʻlib, u atom yadrosini aktivatsiya qilish va yadroning nuklon tarkibi yoki energetik holatlarining oʻzgarishlari natijasida vujudga keladigan radioaktiv nurlanishlarni tadqiq qilishga asoslangan.

Aktivatsion tahlil metodi modda tarkibini aniqlovchi yadro-fizikaviy metodlardan biridir. Ushbu metod birinchi boʻlib venger olimlari D. Xevishi (D. Hevesy) va G. Levi (Levi) tomonidan 1936-yilda taklif etilgan. D. Xevishi radiokimyoviy va aktivatsion tahlil sohasida olib borgan ilmiy ishlari uchun 1943-yilda Nobel mukofotiga sazovor boʻlgan. Hozirgi kunda aktivatsion tahlil metodining sanoatda, geologiyada va xalq hoʻjaligining turli sohalarida keng qoilanishiga misol qilib, Navoiy kon – metallurgiya kombinatida oltin miqdorini aniqlash va Polshaning Lyubinskiy mis ruda kombinatidagi ruda tarkibidagi mis miqdorlarini aniqlash boʻyicha sanoat miqyosidagi ishlayotgan aktivatsion laboratoriyalarni aytish mumkin.

Miqdoriy natija

Olingan (yoki induksiyalangan) aktivlik (A (t) kattaligi bombardion qilinayotgan nurlanish oqimi (f) , aktivatsiya qilinayotgan elementdagi yadrolar soni (N), aktivatsiya kesimi (σ), hosil boʻlgan izotoplarning yarim parchalanish davri (T(1/2)) va aktivatsiya vaqtiga bogʻliq boʻlib, quyidagi munosabatga boʻysunadi: A(t)=fσN(1- ⅇ^(-0.693⋅t/T_(1/2))

Aktivatsion tahlil metodida miqdoriy natijalarni olish uchun absolut, nisbiy va monitor metodlari qoilanishi mumkin.

Absolyut metod

Absolyut metod aktivatsiya qilinayotgan element yadrolar sonini (N) kiritilgan aktivlik kattaligini oʻlchash yoʻli bilan aniqlashga asoslangan. Yuqorida keltirilgan tenglamadan kelib chiqqan holda, oʻlchangan absolut aktivlik A(, maʼlum nurlanish va oʻlchash shartlari (f, t(nur), t (oʻlch) va yadro parametrlarining jadvaldagi qiymatlari (σ, A, θ, λ) boʻyicha element miqdorini aniqlash mumkin. Shunday oʻlchashlar borki, bu oʻlchashlarda etalon manbalari tayyorlab boʻlmaydi. Bunday holatda oʻlchashning absolut metodini qoʻllashga toʻgʻri keladi. Absolut metodni amalga oshirishda bir qator qiyinchiliklar mavjud. Buning uchun bir nechta qiymatlarni son kattaliklarni bilishga toʻgʻri keladi. Bu kattaliklarga quyidagilar kiradi:

– nurlanishlar oqimining quvvati;

– reaksiyaning kesim kattaligi;

– detektoming effektivligi:

– oʻlchash geometriyasiga kiritilgan tuzatma.

Absolyut metodning yaʼna bir kamchiligi bu aktivatsiya kesimining aniqlash xatoligiga bogʻlanishidir. Bu kattalik nisbatan katta xatolik bilan aniqlanadi.

Nisbiy (Etalon) metod

Absolyut metodga xos boʻlgan ayrim kamchiliklardan xoli boigan metod etalonlar metodi hisoblanadi. Ushbu metodda tahlil qilinayotgan namuna bilan birgalikda tarkibida aniqlanayotgan elementning miqdori maʼlum boʻlgan yoki asosan shu elementdan tashkil topgan modda – etalon nurlantiriladi. Nurlanish tugagandan keyin aktivatsion tahlilning instrumental yoki radiokimyoviy varianti qoʻllanilishi mumkin. Ikkala holda ham tekshirilayotgan namuna va etalon aktivligi bir xil tajriba geometriyasida oʻlchanadi. Bunda aniqlanishi lozim boʻlgan element miqdori quyidagi munosabat yordamida aniqlanadi: m_x/m_et =A_x/A_et. , bu yerda mx va met - mos holda namuna va etalondagi element miqdori, A(x) va A(et) — mos holda namuna va etalonlarning aktivligi. Agar oʻlchashlar γ-spektrometrda va bir xil sharoitda (bir xil oʻlchash vaqti va geometriyasida) olib borilayotgan boʻlsa, unda aktivlik oʻrniga γ-spektrdagi fotochoʻqqi yuzasini ishlatish mumkin. Etalon metodida nurlantirilayotgan zarralar yoki γ-kvantlar oqim zichligini aniq bilishga hojat qolmaydi. Bu holdagi muhim shartlardan biri, etalon va namuna egallagan hajmda oqim zichligi bir xil boʻlishi lozim. Shuningdek, nurlanish davomida oqim intensivligi oʻzgarmasdan turishga ham talab shart boʻlmay qoladi. Aktivatsiya kesimi kattaligining xatoligiga va nurlanish spektridagi energetik oʻzgarishlar oxirgi natijaga taʼsir qilmaydi. Absolut oʻlchashlar oʻrniga nisbiy oʻlchashlarni qoʻllash aktivatsion tahlil oʻtkazish jarayonini osonlashtiradi va metodining aniqligini oshiradi.

Monitor metodi

Monitor metodining asosiy mazmuni nurlanish jarayonini, yaʼni aktivatsiya qilayotgan zarralar (γ-kvantlar) oqimi yoki intesivligini nazorat qilishdan iboratdir. Ushbu metodda monitor va etalon birgalikda nurlantiriladi hamda ularning aktivliklari oʻlchanadi. Xuddi shunday jarayon namuna uchun ham bajariladi, yaʼni monitor va etalon birgalikda nurlantiriladi va ularning aktivliklari oʻlchanadi. Miqdoriy natija quyidagi munosabat yordamida aniqlanadi: m_x=Ax/A_et ⋅A_met/A_mx bu yerda mx va met - mos holda namuna va etalondagi element miqdori,

Ax va Aet - mos holda namuna va etalonlaming aktivligi, Amx va Amet – mos holda namuna va etalon monitorlarining aktivligi. Monitor metodi yordamida bir vaqtda bir nechta elementlarni aniqlash mumkin. Bu esa oʻz navbatida eksperess va koʻp elementli aktivatsion tahlilni amalga oshirishga imkon beradi. Monitor sifatida aktivatsiya kesimlari katta va yarim yemirilish davri oʻlchashga qoʻlay boʻlgan elementlar yoki birikmalar olinadi. Monitor tanlash aktivatsion tahlil turiga ham bogiiq boiadi. Masalan, issiqlik neytronlar taʼsiri ostida aktivatsion tahlil amalga oshirilayotgan boʻlsa, oltin, kobalt, marganes, mis va boshqa elementlar, shuningdek, baʼzi bir qotishmalar (kobalt va aluminiy qotishmasi) ham qoʻllanadi. Aktivatsion tahlil jarayonini amalga oshirganda bitta yoki bir shaklda boʻlgan bir nechta monitorlar qoʻllanadi. Monitor sifatida ishlatilgan modda shunday koʻrinishda boʻlishi kerakki, undan bir nechta standart monitorlarni tayyorlash mumkin boʻlsin. Koʻpchilik hollar monitor folga yoki sim koʻrinishda boʻladi. Hozirgi kunda aktivatsion tahlil metodida asosan monitor metodi keng qoʻllanadi.

Tahlil

Neytron elektr zaryadga ega boʻlmagani uchun, u atom qobigʻidagi elektronlar va yadroning Kulon maydoni bilan oʻzaro taʼsirlashmaydi. Shu sababli neytron yadro ichiga kichik energiyaga ega boʻlgan taqdirda ham kirib boradi. Neytronning atom yadrosi bilan oʻzaro taʼsir turlari juda ham turli-tumandir. Bu oʻzaro taʼsirlar neytronning energiyasiga va atom yadrosining strukturasiga bogʻliq boʻladi. Neytronlar energiya boʻyicha bir necha guruhlarga boʻlingan boʻlib, bular orasidagi chegara maʼlum darajada shartlidir. Analitik maqsadlarda sovuq va oʻta tez neytronlar qoʻllanilmaydi.

Yadroga kelib tushayotgan neytron energiyasiga bogʻliq holda har xil turdagi yadro reaksiyalari sodir boʻlishi mumkin.

Ilova

Birinchi bosqichda analitik tadqiqotlar uchun yoki ilmiy yoki ishlab chiqarish masalalarini hal qilish uchun nazorat maqsadida obyekt (modda) tanlanadi. Ushbu modda yoki materialning analitik laboratoriyaga yetib kelguncha boʻlgan tarixi maʼlum boiishi shart. Bundan tashqari uning birlamcha tarkibi (makrokomponentalarining tarkibi) ham maʼlum boʻlishi kerak. Yana bir muhim shartlardan biri bu uning massasi yetarli miqdorda boiishidir. Chunki ayrim hollarda zarur boʻlib qolgan taqdirda qayta tahlil qilishga toʻgʻri keladi. Ikkinchi bosqichda tahlil uchun moljallangan namunani nurlanishga tayyorlash. Namuna bu tekshirish uchun berilgan modda yoki materialdan olinib tayyorlanadi. Namuna shakli, etalon va monitor shakllari bilan bir boʻlishi lozim. Koʻpchilik hollarda namunalar disk koʻrinishida tayyorlanadi. Agar namuna kukun koʻrinishida boisa unda bu kukundan tabletka tayyorlanadi. Buning uchun gidravlik presslardan foydalaniladi. Agar namuna metall koʻrinishida boʻlsa u holda stanokda disk shakliga keltiriladi. Namunaning massasi, aktivatsion tahlil turiga va nurlanish dozasiga yoki intensivligiga qarab aniqlanadi. Konteynerga joylashtirilgan namuna va monitor pnevmopochta yordamida nurlantirish postiga (maydoniga) olib boriladi va maʼlum bir vaqt nurlantirilgandan keyin, konteyner oʻlchash xonasiga, yaʼni detektor joylashgan xonaga keltiriladi. Aktivatsiya tenglamasidan namunalarni nurlantirish vaqti kelib chiqadi, yaʼni namunadagi tekshirilayotgan radioizotopda (yoki analitik radioizotopda) maksimal aktivlikka erishish uchun uni yarim yemirilish davrgacha nurlantirish lozim. Ammo bunga hamma vaqt ham erishib boʻlmaydi. Sababi ayrim analitik radioizotoplarning yarim yemirilish davrlari bir necha kun yoki oy (uzoq yashovchi radioizotoplar) boʻlishi mumkin, bunday hollarda sharoitdan kelib chiqqan holda nurlanish vaqti aniqlanadi. Bir qator kimyoviy elementlar nurlantirilganda yadro xarakteristikalari, xususan, yarim yemirilish davrlari har xil boʻlgan ikki yoki undan ortiq radioizotoplar hosil boʻlishi mumkin. U yoki bu radioizotopni element miqdorini aniqlash uchun tanlab olish bir necha omillarga bogʻliq boʻladi. Tadqiqotchi qisqa yoki uzoq yashovchi radioizotopni tanlab olishi mumkin. Tanlab olingan radioizotop analitik radioizotop deyiladi. Agar qisqa yashovchi radioizotop analitik radioizotop sifatida olinsa, u holda tezkor (yoki ekspress) tahlilni amalga oshirish mumkin. Qisqa yashovchi radioizotoplar bilan ishlaganda nurlantirilgan namuna tezkorlik bilan oichash qurilmasiga olib kelinishi kerak. Bu pnevmopochta yordamida amalga oshiriladi. Qisqa yashovchi radioizotoplar bilan tahlil oʻtkazishning kamchiliklaridan biri – bu usul bilan bir vaqtda koʻp elementni aniqlab boʻlmasligidir. Shunga qaramasdan hozirgi kunda sanoatda asosan ekspress tahlillar qoʻllanadi. Oʻrta va uzoq yashovchi radioizotoplar bilan bir vaqtda koʻp elementli tahlillarni amalga oshirish mumkin. Bu usul asosan ilmiy tadqiqot ishlarida qoʻllanadi.

Adabiyotlar

• T. M. Muminov, A. B. Xoliqov. Sh. X. Xolmurodov. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. T.: Oʻzbekiston faylasuflar jamiyati, 2009.
• Kadilin V. V., Miloserdin V.Yu., Samosadniy V. T. Prikladnayayadernaya fizika. Uchebnoe posobiye. M.: MIFI, 2007.
• Muxin, K. M. Eksperimentalnaya yadernaya fizika / K. N. Muxin. – SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2009. – T. 1. – S. 297-363.
• Polvonov S. R., Kanokov Z., Karaxodjayev A., Ruzimov Sh. M. Yadro fizikasidan masalalar toʻplami. Oʻquv qoʻllanma. Toshkent,OʻzMU, 2006.
• Bekjonov R. B. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. Toshkent, Oʻqituvchi, 1994.

Havolalar

• https://milliycha.uz/ru/aktivatsion-tahlil/
• https://malumot.ru/aktivatsion-tahlil/