Pagina documente » Politehnica » Analiza prin activare cu neutroni a aurului

Despre lucrare

lucrare-licenta-analiza-prin-activare-cu-neutroni-a-aurului
Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.
lucrare-licenta-analiza-prin-activare-cu-neutroni-a-aurului


Cuprins

C U P R I N S
Introducere...........1
Abstract2
Cap. I. Analiza prin activare cu neutroni............3
1.1. Principiul metodei.............3
1.2. Procedeul general de analiza6
1.3. Etape generale in analiza prin activare cu neutroni.....8
1.4. Etape ale reactiei nucleare...9
1.5. Calculul radioactivitatii induse intr-o proba prin reactia de activare.............11
1.6. Analiza calitativa.............18
1.7. Determinarea T1/2............20
1.8. Analiza cantitativa...........21
1.9. Activarea cu neutroni termici.............22
Cap. II. Surse de neutroni.25
2.1. Reactii nucleare generatoare de neutroni25
2.2. Surse radioizotopice (a,n)..26
Cap. III. Tehnici de masura in analiza prin activare cu neutroni............36
3.1. Detectori de radiatie ?......36
3.1.1. Detectori de scintilatie....36
3.1.2. Detectori semiconductori37
3.2. Spectrometria radiatiei ?....41
3.2.1. Formarea spectrelor.......41
3.2.2. inregistrarea spectrelor...42
3.2.3. Calibrarea spectrelor......43
3.3. Calcularea radioactivitatii dupa aria picurilor.........45
3.3.1. Metoda Covel..............45
Cap. IV. Rezultate experimentale privind analiza prin activare cu neutroni a
Aurului..............47
4.1. Descrierea blocului de iradiere............49
4.2. Descrierea instalatiei de masura..........51
4.3. Rezultate experimentale privind analiza nisipurilor aurifere.......53
Concluzii............56
Bibliografie..........57

EXTRAS DIN DOCUMENT

?

Introducere

Lucrarea de fata se ocupa cu analiza prin activare cu neutroni a sedimentelor (nisipuri, roci sedimentare ) in vederea analizei unor elemente chimice de interes.

Lucrarea a fost prelucrata in cadrul laboratorului de cercetare de fizica nucleara ale Facultatii de Fizica din Cluj.

n Capitolul I s-a studiat metoda analizei prin activare de neutroni, in vederea analizei metalelor pretioase in speta a aurului din nisipurile aluvionare. Pentru aceasta s-au folosit surse izotopice de neutroni in speta: americiului Am , beriliului Be, plutoniu - beriliu a caror distributie de neutroni a fost studiata in lucrare .

n Capitolul II, de asemenea s-a dedus formula de calcul a activitatii elementelor radioactive care se formeaza in probele studiate in urma capturarii de neutroni. Pentru achizitia acestei radiatii se folosesc detectoare semiconductoare de tip Ge-Li de inalta rezolutie energetica, ce opereaza la temperatura azotului lichid.

n Capitolul III se studiaza tipurile de detectori folositi la achizitia spectrelor ? ale radiatiei emise de probele iradiate, formarea, inregistrarea, calibrarea spectrelor precum si calculul radioactivitatii dupa aria picurilor.

n Capitolul IV am studiat o serie de probe ce contin aur aluvionar recoltate de pe raul Timis, Somesul Rece, Rosia Montana. Aceste probe s-au iradiat cu neutroni termici si au fost analizate in vederea determinarii concentratiei de aur nativ. Unele probe sunt preimbogatite in balastiere.

Rezultatele sunt date in lucrare.

Succesul acestei lucrari consta in faptul ca a fost posibila producerea reactiilor nucleare cu neutroni in conditiile noastre de laborator. Acestea s-au folosit la analiza aurului aluvionar si la studiul analizei prin activare.

Capitolul I

Analiza prin activare cu neutroni

1.1. Principiul metodei

Analiza prin (radio) activare este o metoda de investigare elementara (determina concentratia sau cantitatea unui anumit element intr-un esantion), bazata pe masurarea proprietatilor radioactive induse in proba (radioactivitatea : in general radiatiei ? insotita de activitatea ? indusa, acestei radiatii putandu-i-se masura energia maxima), ale unor radioizotopi produsi in substanta studiata prin intermediul reactiilor nucleare.

Analiza prin activare cu neutroni a fost folosita pentru prima data in 1936 de catre Von Hevesy si Levi pentru detectia Dy si Eu in amestecuri de pamanturi rare fara obisnuitele analize prin separari chimice. n ultima vreme, analiza prin activare a luat amploare datorita progresului inregistrat in domeniul aparaturii nucleare, in special a spectrometriei ?.

Proprietatea neutronilor de a interactiona aproape cu orice nucleu a condus la o larga utilizare a lor in scopul analizelor structurale ale substantelor.

Pentru efectuarea analizei prin activare, in mod frecvent se utilizeaza reactiile nucleare cu neutroni (in majoritatea cazurilor probele se iradiaza cu neutroni termici [nt], dar uneori se apeleaza si la reactii cu neutroni rapizi). Se mai folosesc pentru activare si particule incarcate (p,d) si fotonii ?, si mai rar cele cu particule ? si electroni. n urma acestor reactii nucleare izotopii stabili sunt activati (transformati in izotopi radioactivi ai aceluiasi element sau ai elementelor invecinate in sistemul periodic).

Domeniile de aplicare, ca si metodele folosite, sunt variate, toate fiind bazate pe acelasi procedeu fundamental unic. Caracteristicile radiatiilor emise se deosebesc prin natura particulelor expulzate, energia si momentul aparitiei lor ca si durata de injumatatire corespunzatoare fiecarei radiatii. Radioactivitatea indusa prin intermediul radiatiilor ? ale acestor izotopi este proportionala cu concentratia lor in proba. Masurand-o, se poate determina natura si cantitatea acelui element (nuclid) intr-un amestec ce contine doi sau mai multi nuclizi.

Posibilitatea sesizarii unui numar foarte mic de particule sau fotoni permite decelerarea anumitor radionuclizi in cantitati deosebit de mici, uneori imposibil de identificat prin alte metode (pana la 10-7-10-8 %, respectiv 10-9-10-10 g).

La baza analizei prin activare cu neutroni, particule incarcate sau fotoni, sta spectrometria ? care permite detectarea unui radionuclid (creat prin bombardarea unui element) prin masurarea urmatorilor parametri principali, complementari :

? energia radiatiei ? ; fiecare radionuclid emitator ? se caracterizeaza prin valori distincte ale energiilor radiatiilor ? fata de alt nuclid radioactiv. Cu ajutorul unui sistem de inregistrare, energia radiatiei ? se transpune, prin corespondenta egala sau multiplicata in unul sau mai multe peak-uri fotoelectrice ale spectrului de energie (citate pe abscisa spectrului).

? perioada de injumatatire T1/2 ; masurand activitatea indusa la intervale de timp regulate, se traseaza curba de dezintegrare a radionuclidului (scadere a activitatii pe fotopeak) analizat pentru unu anumit peak al spectrului ?, determinand astfel T1/2.

Cunoscand aceste doua caractersitici (energia ? si T1/2) se poate identifica cu ajutorul unui tabel de reactii nucleare, radionnuclidul respectiv (ce element se poate activa avand ca rezultat un astfel de radionuclid). Deoarece pozitia fotopeak-ului este caractersitica elementului de dozat si suprafata unui peak caracteristic unui nuclid radioactiv este proportionala cu cantitatea lui, prin inregistrarea activitatii pe intregul peak se poate determina cantitatea din radionuclidul respectiv.

Analiza prin activare a neutronilor este deci un procedeu de analiza :

? elementara (activitatea este absolut independenta de legaturile chimice) ;

? masica (neutronii si cuantele ? sau o mare putere de penetrare) ;

? calitativa ;

? cantitativa.

Pentru efectuarea analizei prin activare cu neutroni (termici sau rapizi), proba este expusa iradierii intr-un camp de neutroni, dupa care radiatiile emise sunt inregistrate.

Analiza prin radioactivare poate fi efectuata in trei moduri :

? prin separarea chimica a radionuclizilor cercetati si determinarea continutului lor prin metode de analiza chimica cantitativa ;

? prin prelucrarea chimica in scopul imbogatirii substantei analizate in elementul urmarit fie inainte, fie dupa acest proces, si apoi detectarea radiatiilor care il caracterizeaza, in scopul confirmarii prezentei sau determinarii cantitative a acestuia in substanta initiala ;

? prin determinarea nemijlocita a caracteristicilor radioactive ale substantei analizate, fara vreo prelucrare chimica.

Aceasta din urma metoda, caracterizata de cele mai multe ori prin simplitate si rapiditate, reprezinta analiza intrumentala. Pentru ea este nevoie de :