t — время распада. (Это количество часов с момента извлечения образца из реактора до момента его измерения, или 5 часов.)
Следовательно, A₁, активность мышьяка-76, образовавшегося в образце в момент извлечения из реактора,
= 4.4 counts per second0.010 × 0.41 e0.026 × 5 hours
= 1200 disintegrations per second
3. Расчет концентрации мышьяка в образце.
Мы используем уравнение:
Concentration in parts per million = A₁A₀ × W 10⁶
где A₁ и A₀ были определены выше, а W — вес проанализированного образца, или 300 микрограммов (0,0003 грамма).
Следовательно, концентрация составляет
12009 × 10⁴ × 300 × 10⁶ = 44 parts per million.
СНОСКИ
[1]There are exceptions. For a few elements there are no stable nuclei. In some cases, there are other differences that make certain atoms radioactive.
[2]These gamma rays (called prompt gamma rays because they are instantaneously produced when the neutron is captured) can also be used for analysis and sometimes are, but we will not be discussing this type of analysis in this booklet.
[3]Sensitivity in this case means how small an amount of an unknown element can be detected.
[4]Nuclide is a general term applicable to all atomic forms of elements. Whereas isotopes are the various forms of a single element (hence are a family of nuclides) and all have the same atomic number and number of protons, nuclides comprise all the isotopic forms of all the elements.
[5]The half-life of a radioactive nuclide is the time it takes for half the nuclei in a large sample to undergo decay. Note that after half of them are gone, a second half-life period will reduce the remainder by one half, leaving one quarter of the original number.
[6]The disintegration constant is related to the half-life, T½, by the expression: λ = natural logarithm of 2/half-life, or
λ = ln 2T½ = 0.693T½
[7]The detector efficiency is the ratio of the number of gamma rays detected to the number emitted by the sample.
[8]A deuteron is the nucleus of a heavy hydrogen (deuterium) atom and consists of one neutron and one proton.
[9]Not all nuclear reactors are appropriate for this work. For example, reactors designed for electric power production do not have the means built into them for inserting and removing small samples for a “short” period of irradiation.
[10]A scintillation detector is a crystalline device, usually sodium iodide containing a small amount of thallium, which has the property of emitting light when energy is absorbed from nuclear radiation.
[11]After a 10-minute irradiation and a 3-minute delay before counting, corrected for decay to a common time.
[12]One mole is the atomic weight of an atom or molecule expressed in grams, or the weight of 6.02 × 10²³ atoms or molecules per mole.
[13]ln 2 is the natural logarithm of 2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Общая информация о ядерной науке
Secrets of the Nucleus, Joseph S. Levinger, McGraw-Hill Book Company, New York, 1967, 127 pp., $0.50.
Working With Atoms, Otto R. Frisch, Basic Books, Inc., Publishers, New York, 1965, 96 pp., $3.50.
The Atom and Its Nucleus, George Gamow, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1961, 153 pp., $1.95.
Inside the Nucleus, Irving Adler, The John Day Company, Inc., New York, 1963, 192 pp., $4.95.
Радиоизотопы и радиация, Джон Х. Лоуренс, Бернард Мановиц и Бенджамин С. Леб, Dover Publications, Inc., Нью-Йорк, 1964, 131 стр., $2,50.
Справочник по атомной энергии (третье издание), Сэмюэл Глэстон, Van Nostrand Reinhold Company, Нью-Йорк, 1967, 883 стр., $15,00.
Полупроводниковая революция в подсчете ядерного излучения, Дж. М. Холландер и И. Перлман, Science, 154: 84 (7 октября 1966 г.).
Об активационном анализе
Популярный уровень
Neutron Activation Analysis, Vincent P. Guinn, International Science and Technology, Prototype Issue, 74 (1961).
Распределение мышьяка в волосах Наполеона, Гамильтон Смит, Стен Форшуфвуд и Андерс Вассен, Nature, 194: 725 (26 мая 1962 г.).
Ядерный активационный анализ, Ричард Э. Вайнерди и Норман П. ДюБо, Science, 139: 1027 (15 марта 1963 г.).
Нейтронно-активационный анализ, У. Х. Уол и Х. Х. Крамер, Scientific American, 68: 210 (апрель 1967 г.).
Технический уровень
Activation Analysis Handbook, Robert C. Koch, Academic Press, Inc., New York, 1960, 219 pp., $8.00.
Эксперименты по нейтронной активации в радиохимии, К. С. Воррес, Journal of Chemical Education, 37: 391 (август 1960 г.).
Radioactivation Analysis, H. J. M. Bowen and E. Gibbons, Oxford University Press, London, England, 1963, 295 pp., $8.00.
Нейтронное облучение и активационный анализ, Денис Тейлор, Van Nostrand Reinhold Company, Нью-Йорк, 1964, 185 стр., $8,95.
Guide to Activation Analysis, William A. Lyon (Ed.), Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1964, 186 pp., $5.95.
Достижения в активационном анализе, том 1, Дж. М. А. Ленихан и С. Дж. Томсон (ред.), Academic Press, Inc., Нью-Йорк, 1969, 233 стр., $9,50.
Активационный анализ; принципы и применения, Дж. М. А. Ленихан и С. Дж. Томсон (ред.), Academic Press, Inc., Нью-Йорк, 1965, 211 стр., $8,50.
Современные тенденции в активационном анализе, тома 1 и 2, Дж. Р. ДеВо и П. Д. ЛаФлер (ред.), Специальная публикация Национального бюро стандартов № 312, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1969, 2005 стр., $8,50.
Анализ керамики методом нейтронной активации, И. Перлман и Ф. Ассаро, Archaeometry, 11: 21 (1969).
Библиографии
Активационный анализ: библиография, Г. Дж. Лутц, Р. Дж. Борени, Р. С. Мэддок и У. У. Мейнке (ред.), Техническая записка Национального бюро стандартов 467, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1969, $8,50.
Криминалистика: библиография работ по активационному анализу, Г. Дж. Лутц (ред.), Техническая записка Национального бюро стандартов 519, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1970, $0,50.
Определение легких элементов в металлах: библиография работ по активационному анализу, Г. Дж. Лутц (ред.), Техническая записка Национального бюро стандартов 524, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1970, $0,75.
Анализ загрязнений: библиография литературы по активационному анализу, Г. Дж. Лутц (ред.), Типография правительства США, 1971, $0,45.
14-МэВ нейтронные генераторы в активационном анализе: библиография, Г. Дж. Лутц (ред.), Типография правительства США, 1971, $1,00.
Океанография: библиография избранной литературы по активационному анализу, Г. Дж. Лутц (ред.), Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1971, $0,50.
КИНОФИЛЬМЫ
Доступны для бесплатного проката в кинотеке USERDA-TIC, P. O. Box 62, Oak Ridge, TN 37830.
Ядерный свидетель: активационный анализ в расследовании преступлений, 28 минут, цветной, 1966 г. Этот фильм иллюстрирует применение активационного анализа при расследовании уголовных дел, связанных с убийствами, кражами со взломом и торговлей наркотиками.
Ядерная дактилоскопия древней керамики, 20 минут, цветной, 1970 г. Анимированные последовательности используются для объяснения нескольких аналитических методов. Часть фильма показывает, как исследования проводятся в лаборатории.
Атомный отпечаток, 12½ минут, цветной, 1964 г. Объясняются принципы нейтронно-активационного анализа и показаны машины, используемые в этой работе. Иллюстрируются некоторые его применения в раскрытии преступлений, геологии и почвоведении, анализе предметов искусства и археологических объектов, нефтепереработке, сельском хозяйстве, электронике, биологии и медицине, а также в космических науках.
Нейтронно-активационный анализ, 40 минут, цветной, 1964 г. Этот фильм описывает природу, возможности и применения нейтронно-активационного анализа. Показаны виды используемых источников нейтронов и методы подсчета. Показаны примеры применений в раскрытии преступлений, геологии и геохимии, сельском хозяйстве, медицине, нефтяной и химической промышленности, а также в полупроводниковой промышленности.
Photo Credits Cover Federal Bureau of Investigation 2 Smithsonian Institution 30 & 31 University Hospital, University of Washington 47 Dr. Sten Forshufvud
Об авторе
Д-р Бернард Кейш получил степень бакалавра в Политехническом институте Ренсселера и степень доктора философии в Вашингтонском университете. В настоящее время он является старшим научным сотрудником Института исследований Карнеги-Меллона при Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге. В настоящее время он занят в проекте, который занимается применением ядерных технологий для идентификации произведений искусства. Проект спонсируется Национальной галереей искусств, а в прошлом также получал поддержку от Комиссии по атомной энергии США и Национального научного фонда. Ранее он был химиком-ядерщиком в Phillips Petroleum Company и старшим научным сотрудником в Nuclear Science and Engineering Corporation. Он написал статьи по аутентификации произведений искусства для ряда журналов. Для ERDA, помимо этой брошюры, он написал «Таинственная коробка: ядерная наука и искусство», «Потерянные миры: ядерная наука и археология» и «Секреты прошлого: применения ядерной энергии в искусстве и археологии».
Несколько слов об ERDA...
Миссия Управления энергетических исследований и разработок США (ERDA) заключается в развитии всех источников энергии, обеспечении энергетической самодостаточности страны, а также в защите здоровья населения, благосостояния и окружающей среды. Программы ERDA делятся на шесть основных категорий:
· ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ — Более эффективное использование существующих источников энергии, разработка альтернативных видов топлива и двигателей для автомобилей с целью снижения зависимости от нефти, а также устранение расточительных привычек потребления энергии.
· ИСКОПАЕМАЯ ЭНЕРГИЯ — Расширение добычи угля и разработка технологий преобразования угля в синтетический газ и жидкое топливо, совершенствование методов бурения нефтяных скважин и технологий преобразования сланцевых месторождений в пригодную для использования нефть.
· СОЛНЕЧНЫЕ, ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ И ПЕРЕДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ — Исследования в области солнечной энергии для отопления, охлаждения и, в конечном итоге, электрификации зданий, преобразования подземных источников тепла в газ и электричество, а также термоядерных реакторов для генерации электроэнергии.
· ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И БЕЗОПАСНОСТЬ — Исследование влияния развития энергетических технологий на здоровье, безопасность и окружающую среду, а также исследования по управлению отходами энергетического производства.
· ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ — Расширение медицинских, промышленных и исследовательских применений и модернизация реакторных технологий для генерации электроэнергии, в частности с использованием концепции реакторов-размножителей.
· НАЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ — Производство и администрирование ядерных материалов, обслуживающих как гражданские, так и военные нужды.
Программы ERDA осуществляются по контракту и в сотрудничестве с промышленностью, университетскими сообществами и другими государственными учреждениями. Для получения дополнительной информации пишите в USERDA-Technical Information Center, P. O. Box 62, Oak Ridge, Tennessee 37830.
Управление энергетических исследований и разработок США, Офис по связям с общественностью, Вашингтон, округ Колумбия 20545
Примечания транскрибатора
Сохранена информация о публикации из печатного издания: эта электронная книга является общественным достоянием в стране публикации.
Где это возможно, используются символы верхнего и нижнего регистра UTF; некоторые шрифты электронных книг могут не поддерживать эти символы.
Только в текстовой версии текст курсивом выделен _нижними подчеркиваниями_.
Только в текстовой версии верхний индекс предваряется кареткой и выделяется ^{скобками}.
Только в текстовой версии нижний индекс предваряется нижним подчеркиванием и выделяется _{скобками}.
Только в текстовой версии к каждой иллюстрации добавлена краткая подпись; а для графиков, где это возможно, предоставлены табличные сводки данных.