các phương pháp phân tích hạt nhân: phần 2

các phương pháp phân tích hạt nhân: phần 2 gồm có những nội dung chính sau: phân tích huỳnh quang tia x, phân tích urani, phương pháp phân tích dựa trên hiệu ứng tán xạ ngược rutherford, phân tích cacbon phóng xạ sử dụng khối phổ kế gia tốc (ams). mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
các phương pháp phân tích hạt nhân: phần 2Chương 2Phân tích huỳnh quang tia XCác nguyên tô* hoá học được kích thích bằng tia X, tia gam m amềm hoặc các h ạ t m ang điện có năng lương thích hợp sẽ p h á t ra cáctia X đặc trứng cho từng nguyên tố. Trên cơ sở đo n ăng lượng vàrường độ của các tia X đặc trư n g đó có thể n h ậ n diện và xác định đượchàm lượng của nguyên tố.2.1 M ở đ ầ uTia X còn gọi là tia rơngen do w. K. Roentgen p h át m inh ra năm1895 khi bắn chùm electron vào lá kim loại. Lúc đầu vì chưa biết rõbản ch ất của loại bức xạ này nên ông gắn cho nó cái tên là tia X.Tia X thực ch ấ t cũng là bức xạ điện từnằm trong giải từ 0,01 A (angstrom) tới 10Các tia X có bước sóng ngắn hơn 1 Ả gọi làgọi là tia X mềm. N ăn g lượng của tia X tínhnhưng có bước sóng ngắn,Ả, hoặc th ậ m chí dài hơn.tia X cứng và dài hơn 1 Ảtheo bước sóng như sau:r 12,398E =-----Ảtrong dó E đo bằng keV, X đo bằng Ả.Việc p h át m inh ra tia X là một sự kiện quan trọng trong lịch sửp h át triển của ng àn h vật lý. Tia X và tia gam m a giống n h au ỏ chỗ đểulà bức xạ điện từ, như ng có nguồn gốc khác nhau. Tia gam m a sinh ratừ h ạ t n h â n còn tia X sinh ra từ nguyên tử. N ăng lượng của tia X đặctrư n g bằng hiệu n ăn g lượng liên kết của hai vành electron trongnguyên tử, do đó Ĩ1 Ó đặc trưng cho từng nguyên tô Người ta ví nănglượng của tia X đặc trưng là “dấu vân tay” của nguyên tô hoá học nêncó th ể cản cứ vào đó để xây dựng một phương pháp p hân tích nguyêntố gọi là phương p h áp phân tích huỳnh quang tia X. Ngày nay phương49p háp n ày đã trơ th à n h một công cụ p h ân tích m ạnh đối với t ấ t cả cácnguyên tỏ từ nhỏm (Al) tới u ra n i (U) trong b àn g tu ầ n hoàn, đ áp ứngyêu cầu của n h iề u linh vực nghiên cứu và ứng dụng.Đê tiến h à n h p h â n tích cần đo n ă n g lượng và cường độ của cáctia X đặc trưng. T rong thực t ế có th ể đo p hân giải bước sóng (WD)hoặc đo p h â n giải n ă n g lượng (ED) của tia X. Bước sóng của tia X cóth ể đo bằng phương pháp n hiễu xạ 4ựa vào định lu ậ t Bragg:nẤ = 2dsx6(2.1)trong đó: n là sô nguyênẢ là bước sóngd là k h o ản g cách giữa hai lớp nguyên tửế? là góc tạo bởi tia X và m ặ t p h ẳn g tinh thể.Vì khoáng cách cl cố định ứng với mỗi loại tin h thể nên giá trị cựcđại của Á đo được là 2d. N hư vậy, nếu m uôn do giải sóng rộng phải sửdụn g nhiều loại tin h ihể khác nh au. Đây là một trong nhữ ng h ạ n chêcủa phương p h áp đo p h ân giải bước sóng. Trong khi đó phương phápđo p h ân giải n ă n g lượng tia X sử dụn g đetectơ bán dẫn Si(Li) vậnh àn h đơn giản, k ế t quả chính xác và một đetectơ có thể đo đồng thòinhiều tia X đặc tr ư n g cho nhiều nguyên tố. Chính vì vậy m à ngày nayphương p háp p h â n giải n ă n g lượng dược sử dụ ng rấ t phổ biến.N ăng lượng tia X đặc trư n g cho v ành K của các n guyên tố trảirộng từ vài koV tới k hoảng 100 keV còn các tia X đặc trư n g của vànhL thì cực đại ỏ k h o ản g 20 keV. Trong ứng d ụ n g thực tiễn p h â n tíchnguyên tô thường đo các tia X có n ăn g lượng từ vài keV tới vài chụckeV. Đôi với n h iề u nguyên tô thì các tia X vành K luôn luôn là sự ưutiên lựa chọn.Đê kích thích các nguyên tô p h á t tia X đặc trưng có th ế sử dụngtia X, tia g a m m a mềm, các hạt m an g điện hoặc các chùm ion. Trườnghợp sử d ụ n g các chùm h ạ t m ang điện đê kích thích nguyên tô pháttia X đặc trư ng, đặc biệt là sử dụ ng chùm proton còn gọi là phươngpháp PIXE (Proton Induced X -ra y Emission). Ngày nay các máy giatốc sincrotron (Synchrotron) còn cung cấp một nguồn photon mói, đólà bức xạ sincrotron với m ậ t độ thông lượng r ấ t lớn, có th ế sử dụngn h ư m ột nguồn kích thích tia X siêu m ạ n h và cho độ n h ạy p h â n tíchcao hơn nhiều so với sử d ụ n g các nguồn kích thích tia X khác.P hương p h á p phân tích h uỳ n h q u an g tia X đã được triể n khairộng rãi trong n h iều lĩnh vực nghiên cứu và ứng (lụng vì nỏ có độ50nhạy và độ chính xác cao, có k h ả n ăn g phân tích đồng thời nhiềunguyên tô và mẫu p h á n tích không bị phá huỷ. Nhờ tốc* (ỉộ n h a n h nênphương pháp p h â n tích huỳnh q u an g tia X còn cỏ thô ứng d ụ n g dểkiêm tra hoặc điếu chính cấc quá trình nghiên cứu và sàn suất.Nhìn chung th iế t l)ị p hân tích huỳnh q u an g tia X tương đôi gọnnhọ, bô trí thí nghiệm không phức tạ p n ên có th ể tiến h à n h p h â n tíchmầu ỏ trong phòng th í nghiệm hay cả ở ngoài hiện trường.2.2 Cơ c h ế p h á t x ạ t i a X2.2.1 Phổ tia Xố n g phóng tia X (hình 2.1) là loại nguồn tia X có sớm n h ấ t. Cấutạo của ống phóng tia X gồm một buồng ch ân không (áp s u ấ t k h o ản g10 r đến 10 * mmHg) và hai diện cực (anốt và catôt). C hù m electron>phát ra từ ca tốt (khi bị dốt nóng) sẽ được gia tốc bởi điện trư ờn g ởtrong buồng chan không và khi đập vào an ô t (hay còn gọi là bia) sẽphát ra tia X.Hỉnh 2.1Cảu tạo của ống phóng tia X1. Buồng chân không; 2. Catốt; 3. AnốtPhố tia X p h á t ra từ ông phóng tia X n h ư trê n h ình 2 ...