Новые возможности активационного анализа с использованием нейтронных генераторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.02, доктор технических наук в форме науч. докл. Андреев, Анатолий Васильевич

• Андреев, Анатолий Васильевич
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Заключение диссертации по теме «Аналитическая химия», Андреев, Анатолий Васильевич

Выводы

1. Выполнено комплексное исследование возможностей применения для активацион-ного анализа нейтронных генераторов как источников трех типов нейтронов - 14 МэВ, 3 Мэв и тепловых (замедленных) нейтронов.

2. Разработан неразрушающий, прецизионный и высокочувствительный активацион-ный метод анализа различных веществ и материалов на содержание около 60 элементов Периодической системы в диапазоне концентраций от 100 до 1-Ю"5 % масс., основанный на применении быстрых (14 и 3 МэВ), а также тепловых (замедленных) нейтронов нейтронных генераторов.

3. Разработан и эксплуатируется комплекс оборудования для реализации HF-активационного метода анализа включающий: нейтронные генераторы НГ-150, Т-400 и "IRELEC" с плотностью потока 14 МэВ нейтронов 2-Ю10, 5Т010 и 5'10и нейтр/см^с, соответственно, нейтронов с энергией 3 Мэв 7-Ю8 (Т-400) и 1-Ю10 нейтр/см2с (IRELEC), а также тепловых (замедленных) нейтронов 5-10* нейтр/см2с (Т-400):

• замедлитель быстрых нейтронов, в котором использование конвертора из РЬ-Ве увеличило эффективность замедления и отношение потоков тепловых нейтронов к быстрым до 8-10 раз;

• автоматизированная установка для экспрессного определения О и Si в чистых веществах "ГИРЕДМЕТ-С2081", в которой применение блока экспрессного химического травления облученных образцов обеспечило снижение Си до 10^-10"5 % масс.;

• комплекс устройств, новые конструктивные решения которых обеспечили воспроизводимость условий облучения и измерения образцов 0,4-0,6 % отн.; пакет прикладных программ для сбора и обработки информации, расчетов результатов определений и полной их статистической обработки.

4. Использование в НГ-150 и Т-400 разработанного нами способа стабилизации потока нейтронов, основанного на выборе оптимальной толщины мишени в зависимости от энергии дейтронов, увеличило "время жизни" тритиевых мишеней до 3-4 часов;

5. Выполнено комплексное исследование случайных и систематических погрешностей методик анализа. Определены условия их реализации, при которых обеспечивается снижение неисключенных составляющих систематических погрешностей до уровня, не превышающего случайную погрешность анализа. При установлении метрологических характеристик прецизионных методик анализа, было предложено применять вместо нормирования допускаемого размаха результатов двух параллельных определений, оперативную проверку сходимости единичных определений (лй 10), основанную на использовании критерия Фишера.

6. Разработан и внедрен НГ-акгавациошшй метод экспрессного определения низких (10"3—10"5 % масс.) кислорода и кремния в чистых веществах, основанный на исключении вклада поверхностных загрязнений (в том числе и ядер отдачи аналитических изотопов) путем экспрессного химического травления или предварительного (до облучения) покрытия образцов пленкой, толщиной превышающей пробег ядер отдачи, и экспрессного ее удаления после облучения.

7. Разработана и реализована прецизионная методика определения макросодержаний (> 10 % масс.) кислорода в оксидах и соединениях на-их основе с погрешностью результатов анализа 0,5-1,5 % отн.

8. Исследование новых возможностей НГ- активационного метода анализа показало, что наряду с расширением областей применения и улучшения метрологических характеристик обычного варианта метода, основанного на использовании 14 МэВ нейтронов, значительные перспективы имеет метод, основанный на облучении образцов нейтронами с энергией 3 МэВ. Для определения ряда элементов этот метод имеет лучшие метрологические характеристики, по сравнению с 14 МэВ нейтронами.

9. Выполнено исследование возможностей применения нейтронных генераторов для неразрушающего и объемного определения золота в рудах. Установлено, что из трех типов нейтронов НГ минимальное значение С„ (0,2 г/т) достигается при использовании тепловых (замедленных) нейтронов.

10. Выполнено исследование возможностей применения НГ для неразрушающего определения благородных металлов в электронном ломе. Установлено, что наилучшие метрологические характеристики определения Ни, ВЬ, Рс1, Р1 и Ь достигаются при использовании 14 МэВ нейтронов, а Аи, Ag и Оэ - нейтронов с энергией 3 Мэв (погрешность результатов анализа 2—4 % от).

11. Разработаны неразрушающие, экспрессные и прецизионные методики объемного определения золота в изделиях, содержащих его в качестве основного компонента, в том числе и в маломерных слитках золота. Контроль качества маломерных слитков золота оказался наиболее сложной проблемой, обусловленной значительным эффектом самопоглощения' гамма-излучения аналитического изотопа 157 Аи (предельная толщина анализируемого слитка 4 мм), а также возможных включений вольфрама, влияние которого на результат анализа зависит не только от его содержания, но и от расположения включения в слитке. Для слитков толщиной 2 и 4 мм наличие вольфрама устанавливается при его содержании более 0,7 и 1,5 % масс., соответственно, что и определяет фактически погрешность контроля качества слитков при 10 параллельных определений.

12. Исследованы основные ограничения метода. Показано, что для его дальнейшего совершенствования необходимо решать проблему быстродействия спектрометрической аппаратуры, стандартных образцов (образцов сравнение), а также создания более интенсивных источников dd - нейтронов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих статьях и докладах

1. Андреев A.B., Барит И.Я., Мусаелян P.M., Пронман И.М. Определение кислорода в молибдене методом активации быстрыми нейтронами. Журнал аналитической химий, 1966, т. 12, № 12, с. 1453.

2. Андреев A.B., Барит И.Я., Пронман И.Я. Определение кислорода в ниобии и титане методом активации быстрыми нейтронами. Заводская лаборатория, 1967,№9. с.1105.

3. Андреев A.B., Дарвойд Т.И., Морозов Е.Г. Определение кислорода в кристаллах га-логенидов таллия. Научные труды Гиредмета, М., Изд. Металлургия, 1970,т.29, с.71.

4. Пронман И.М., Андреев A.B. Нейтронно-активационный метод определения кислорода в металлах и полупроводниковых материалах с чувствительностью 1-Ю"4 вес %. Активационный анализ. Ташкент, "ФАН", 1971, с. .171.

5. Андреев A.B., Барит. И.Я., Дуев Л.Г., Евдокимов Ю.Б., Иванов И.Ф., Кацауров Л.Н., Кузнецов А.Н., Пронман И.М., Солнышков А.И., Тарвид Г.В., Цепакин С.Г., Як-шин К.В. Нейтронный генератор НГ-150 для активационного анализа. ПТЭ, 1972, № 5, с. 212. -

6. Пронман И.М., Андреев A.B., Антонов Е.И., Якшин К.В. Установка для экспрессного нейтронно-активационного определения кислорода в чистых веществах. Заводская лаборатория. 1972, № 10, с. 1280.

7. Pronman I.M., Andreev A.V., Karpov Yu.A., Kudinov B.S. Dosage des impuretés О, N, С dans les matériaux purs la methode deactivation dans les neutrons rapides et les gamma-quanta. J. Radioanalytical Chemistry, 1973, v. 17, p. 243.

8. Пронман И.М., Андреев A.B., Антонов Е.И. Способ экспрессного нейтронно-активационного определения кислорода в металлах. Авторское свидетельство. №366765 (приоритет от 28.10.1970). Бюлл. изобр. 1973, № 22.

9. Пронман И.М., Андреев A.B., Карпов Ю.А., Кудинов Б.С., Федорченко В.Я. Способ количественного определения азота в объеме пробы материала. Авторское свидетельство № 409122 (приоритет от 11.03.1971). Бюлл. изобр. 1973, № 48.

10. Проиман И.М., Андреев A.B., Антонов Е.И., Берщаяский М.А., Кудинов Б.С., Як-шин К.В. Установка для нейтронно-активационного определения кислорода в осо-бочястых веществах. Авторское свидетельство №409555, (приоритет от 31.03.1971). Бюял. изобр. 1973, № 48.

П.Пронман Й.М., Андреев A.B., Голубчиков В.В., Кузьмин J1.U. Способ определения концентрации микропримеси химического элемента в пробе исследуемого материала. Авторское свидетельство. № 469369 (приоритет от 26.02.1975).

12. Андреев A.B., Голубчиков В.В. Применение быстрых, нейтронов и Ое(1л)-детектора для определения кремния и кислорода в различных материалах. Журнал аналитической химии, 1975, т. XXX, вьщ. 11, с. 2150.

13. Карпов Ю.А., Гадканоз А.Г., Андреев A.B., Натансон К.Ю. и др. Редкие металлы и сплавы на их основе. Методы определения кислорода, водорода, азота и углерода. ГОСТ 22720.0-77 - ГОСТ 22720.4-77. Гос. Комитет стандартов СМ СССР. М. Изд. Стандартов, 1978.

14. Андреев A.B., Голубчиков В.В. Оценка случайных погрешностей активационного анализа с использованием нейтронного генератора на, примере определения Si, Y и Nb в минеральном сырье. HI Всесоюзное совещание по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Ленинград, 1979, с. 119.

15. Андреев A.B., Голубчиков В.В., Варич О.М. Определение компонентов сплавов на основе элементов платановой группы НГ-активационньм методом. IX Всесоюзное . совещание по химии, анализу и технологии платиновых металлов. М., ЦНИИцвет-метзкономики, 1979, с. 59.

16. Андреев В.В., Голубчиков В.В., Шанин Ю.И., Варич О.М. Способ многоэлементного активационного анализа и устройство для его осуществления. Авторское свиде тельство №760773 (приоритет от 12.04.1979).

17. Пронман И.М., Андреев A.B., Антонов Е.И., Барит И.Я., Казанцев A.M. Установка для нейтронно-активационного анализа. Авторское свидетельство № 873073 (приоритет от 23.11.1978).

18. Андреев A.B., Голубчиков В.В. Прецизионный НГ-активационный метод определения кремния, иттрия, ниобия, церия и неодима в минеральном сырье. Журнал аналитической химии, т. 36, № 11, с. 2144.

19. Андреев A.B., Шанин Ю.И. Способ измерения радиоактивности образцов при акти-вационном анализе и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство Ks 1031301 (приоритет от 10.02.1982). .

20. Андреев A.B., Барит М.Я., Кузьмин U.E., Макаров С.А. Нейтронный генератор. Авторское свидетельство № 1144605 (приоритет от 03.08.1983).

21. Карпов Ю.А., Малютина Т.М., Андреев A.B., Голубчиков В.В. и др. Нейтронно-активационный метод определения пятиокиси ниобия в лопаритовом и ниобиевом (пирохлоровом) концентратах с использованием нейтронов с энергией 14-15 МэВ. Концентраты редкометаллические. Методы анализа. ГОСТ 25702.0 - ГОСТ 25702.18-83. М. Изд. Стандартов, 1983, с. 76.

22. Андреев A.B. Способ определения стехиометрии бинарных соединений элементов. Авторское свидетельство № 1326010 (приоритет от 30.09.1985).

23. Барит И.Я., Кузьмин Л.Е., Андреев A.B., Шныкин Б А. Новый способ пробоподго-товки для анализа объектов окружающей среды ядерно-физическими методами. Заводская лаборатория, 1986, № 11, с. 43. .

24. Андреев A.B., Варич О.М., Карпов Ю.А., Макаров С.А. НГ-активационное определение макросодержаний кислорода. У Всесоюзная конференция "Методы определения и исследования газов в металлах". М. ГЕОХИ АН СССР, 1988, с. 111.

25. Андреев A.B., Барит И.Я., Варич О.М. и др. 400 кВ ускоритель ионов для элементного анализа вещества. Атомная энергия,1989,т.66,вьш,2,с. 133.

26. Андреев A.B., Варич О.М., Голубчиков В.В. Анализ кристаллов КРС активацион-ным методом с использованием нейтронного генератора. Журнал аналитической химии. 1989, т. 44, вып. 8, с. 1500.

27. Андреев A.B., Барит И.Я., Варич О.М., Макаров С.М, Сильноточный ускоритель легких ионов. Атомная энергия, 1989, т. 67, вып. 5, с. 367.

28. Андреев A.B., Гольцев В.А., Шныкин Б.А. Исследование возможностей применения нейтронно-активадионного метода определения азотосодержащих включений в титановых сплавах. "Современные методы и приборы контроля качества продукции". М. Изд. МДНТП, 1989, с. 15.

29. Андреев A.B., Колмычков Н.В., Попов В.И. и др. Источник тепловых нейтронов. Авторское свидетельство № 1600606 (приоритет от 14.06.1988).

30. Андреев A.B. Прецизионные измерения в НГ-активационном методе анализа. "Ак-тивационный анализ. Методология и применение". Ташкент, "ФАН", 1990, с. 39.

31. Андреев A.B., Варич О.М., Макаров С.А. Одновременное определение компонентов сплавов и соединений на основе благородных металлов НГ-актйвационным методом. Вопросы атомной науки и техники. Сер. "Радиационная техника", 1990, вып. 2(42), с. 47.

32. Andreev A.V., Varich O.V. Precise 14 MeV neutron activation analysis. Abstract of International Conference Activation Analysis and its Applications (Beijing, China, 1990), Beijing, 1990, p. 9.

33. Андреев A.B., Антонов A.B., Бенецкий Б.А. и др. О применении нейтронов из реакции (а,а) и запаздывающих нейтронов деления для обнаружения делящихся материалов. Краткие сообщения по физике. ФИАН, 1995, № 5,6, с. 3.

34. Андреев А.В., Карпов Ю.А., Макаров С.А. Определение золота в рудах и электронном ломе нейтронно-активационным методом с использованием нейтронного генератора. Журнал аналитической химии, 1996, т. 51, № 12, с. 1309.

35. Andreev А.У., Makarov S.A. Low - voltage accelerator of light ions sources of fast and thermal neutron. Abstracts of 5-th International Conference on Applications of nuclear Techniques "Neutrons in research and industry" (Crete, Greece, 1996), 1996, p. 4.

36. Андреев A.B., Безсуднов И.В., Боголюбов Е.П. и др. Неразрушающий и экспрессный контроль качества золотых мерных слитков и изделий из серебра и золота. Заводская лаборатория, 1997, т. 63, №11, с. 13.

37. Andreev А.V., Makarov S.A. Fast and thermal neutron activation analysis using a neutron generator. Abstract of International Congress on Analytical Chemistry (Moscow, 1997), 1977, p. M-8. :

38. Андреев A.B., Карпов Ю.А., Макаров С.А. НГ-акгивационное определение благородных металлов во вторичном сырье. Заводская лаборатория, 1998, т.64, № 4, с. 14.

39. Andreev A.V., Makarov S.A. Analysis of multicomponent systems by fast neutron activation. Report on the 13 Radiochemical Conference, April 1998, Marianske Lazne, Czech Republic. Czechoslovak Journal of Physics, 1998, (в печати).