Способ определения изотопического состава вещества

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПИЧЕСКОГО СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, включающий получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной/линии, отличаю- : щ и и с я тем, что, с целью упрощения способа определения,атомы вещества в газовой фазе получают путем создания насыщенного пара атомов в зг1мкнутой оптической камере и измеряют при фиксированной температуре величину полного поглощения в диапазоне длин волн шире, чем изотопическое или сверхтонкое расщепление линии. 1 I I 1.0 0.5 (Л со 00 СХ) 4 СО SOO9О0fOOO Тв пералпу/ а( f/occA/u e ofo fta/pcr лАхла вг ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEiËÈÍ

3.(51) 0 01 И 21 74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 34166355/18-25 (22) 05.04. 82 (46) . 30.08. 83. Sian М 32 (72) В.Г. Мурадов (53) 543.42(088,8) (56) 1. Зайдель А.Н. Спектральный анализ изотопного состава. — "Успехи физических наук", т. 68, вып. 1, 1959, с. 123-134.

2. Эайдель A.Н., Коренной Е.Н.

Спектральное определение изотопного состава и концентрации лития в растворах. - "Оптика и спектроскопия", т. 10, вып.5, 1961. с. 570-576.

„„Я0„„1О38843 А. (54 ) (5 7 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПИЧЕСКОГО СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, включающий получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной линии, о т л и ч а ю —. шийся тем, что, с целью упрощения способа определения, атомы вещества в газовой фазе получают путем создания насыщенного пара атомов в замкнутой оптической камере и измеряют при фиксированной температуре величину полного поглощения в диапазоне длин волн шире, чем изотопическое или сверхтонкое расщепление линии.

1038843

Образец (его характеристика) 1,4

24,1

22,1 52,4

1,4 97р8

4,9 2,7

78,8 18,4

0,7

0,1

0,2

92,2

2,8

Изобретение относится к спектральным способам определения изотопного состава вещества и может найти применение в изотопной промышленности при анализе свинца и других веществ, обогащенных одним из изотопов. 5

И з вест ен способ определения и эотопного состава свинца методом эмиссионной атомной спектроскопии с использованием прибора высокого разрешения (интерферометра Фабри-Перо) 10 по относительной интенсивности компо. нент-иэотопной структуры линии

Р b(I )A = 405,8 нм (1), Однако при анализах с помощью указанного способа необходимо исполь. g эовать сложные спектральные приборы высокого разрешения.

Известен метод атомно-абсорбционного изотопного анализа вещества, включающий получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной линии (21.

Однако известный способ требует использования нескольких моноизотопных источников света,а также предварительного построения градуировочных характеристик, что усложняет данный метод анализа.

Цель изобретения — упрощение способа анализа.

Поставленная цель достигается тем,30 что согласно способу определения изотопического состава вещества, включающему получение атомов вещества в газовой фазе и регистрацию поглощения на резонансной линии, атомы 35 вещества в газовой фазе получают путем создания насыщенного пара атомов

1 (природный состав)

2(Обогащен изотопом Pb

208

3 (обогащен и зотопом Pb

2оЬ

4 (обогащен изотопом Pb

На чертеже кривые 1-4 относятся соответственно к иэотопным составам образцов 1-4, приведенным в табл.1.

Иэ графика следует, что если опре. 55 делить величину A при фиксированной оптимальной температуре 860 К, то значения полного поглощения будут отличаться для образцов 2, 3 и 4 по сравнению с полным поглощением для 60 природного свинца (образец 1) соответственно примерно в 2 раза, на

30% и бЪ. На опыте измеряют интенсив-. ности света от участка сплошного спектра в области. расположения линий в замкнутой оптической камере и изме- ряют при фиксированной температуре величину полного поглощения в диапазоне длин волн шире, чем иэотопическое чли сверхтонкое расщепление линии.

На чертеже приведен график зависимости величины полного поглощения (Л) от температуры насыщенного пара свинца ..

Предлагается использовать источник сплошного спектра и установленное теоретически и экспериментально существенное влияние изотопного состава свинца на величину полного поглощения (A) резонансной линии Pb(I)

283,3 нм (эквивалентная ширина линии, выраженная в единицах допплеровской ширины) в переходной части кривой роста А = f (x), где х — оптическая толщина абсорбирующего слоя.

Для иллюстрации установленных закономерностей на чертеже представлена рассчитанные с помощью ЭВМ зависимости ожидаемых величин А для линии Pb(I) 283,3 нм при различных температурах абсорбирующего пара для четырех образцов свинца разного изотопного состава на основе термодинамических данных по давлению насыщенного пара свинца.

В табл. 1 приведен изотопный сос тав образцов свинца, для которых выполнены теоретические расчеты эави симости A=f(Ò) для линии Pb(I)

283,3 нм в условиях термодинамического равновесия, A - величина безразмерная и не зависит от условий эксперимента.

Т а б л и ц 1

Иэотопный состав свинца, %

Pb(I) 283,3 нм сначала при отсутствии, а затем при наличии поглощаю-щего слоя насыщенного пара свинца в замкнутой оптической кювете для фик-. сированной температуры.

Измерения можно выполнять при любой фиксированной Температуре свинца в пределах интервала 800-900 К. Из графика видно, что различие между величинами А для разных изотопных составов свинца имеет место и в области 1000-1050 К. Однако в этом случае оно менее резко выражено.Отметим, что для определения образца, 1038843

Таблица 2

Образец 9 2

Образец,9 1

Ат- Аэ

"ТЕОР А °

Ат -Ау

А 1

7 00P А т эксп эксп

1,8

2,62

2,67

813 5,31 5,72

843 6,99 7 33

7,2

4,7

3,46

6,1

3,67

4,67

5 3

4,61

1,3

873 8,88 8,43 рый прост по исполнению и позволит с помощью несложной спектральной аппаратуры выполнить сортировку образцов изотопов свинца.

Составитель О. Матвеев

Редактор С. Квятковская Техред В.Далекорей Корректор И. Ватрушкина

Заказ 6221/50 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 обогащенного изотопом 2о РЬ, измерение величины А следует выполнять с точностью не хуже 5 отн.Ъ.

Пример. Определение полного поглощения линии Pb(I) 283,3 нм осуществляют для образцов свинца М 1 5 и 2 в интервале температур 813-873 К для термодинамически равновесной сис. темы насыщенный пар - жидкий свинец.

Образец загружают в предварительно тренированную и обеэгаженную под высоким вакуумом оптическую кювету с длиной абсорбирующего слоя 5,8 см.

Кювету с образцом:рткачивают до высокого вакуума и отпаивают при давлении 1 10 5 мм рт.ст. Далее

15 кювету с образцом размещают в нагревательной печи на оптической оси спектрального прибора ДФС-8-2 с фотоэлектрической приставкой и определяют величину полного поглощения A.

Условия экспериментов: при работе ®0 с образцом У 1 ширина входной (S„) и выходной (82) щелей монохроматоДанные табл. 2 полностью подтверждают эффективность предлагаемого способа .определения иэотопически обогащенного свинца по измеренной величине полного поглощения, котора варьируется соответственно в пределах 0,03-0,08 и 0,08-0,16 мм, при работе с образцом 9 2 81 = 0,03 и

8 = 0,065 мм. Величины интенсивностй света, прошедшего через оптическую кювету, измеряют с помощью

ФЭУ-39А и приборов В2-11 и КСП-4 с точностью не хуже 2 отн.Ъ. Температуру образца и окон кюветы измеряют с помощью 2 хромель-алюмелевых термопар потенциометрическнм способом с помощью ПП-63. Точность стабилизации фиксированной температуры образца свинца составляет +1 К.

Результаты выполненных экспериментов представлены в табл. 2 совместно со значениями A рассчитанными теоретически на основе данных по давлению насыщенного пара свинца, также указаны величины отклонения экспериментальных и рассчитанных значениЯ полного поглощения линии

Pb(1) 283,3 нм.