Применение радиоактивности

Для облучения  образцы с известным содержанием  диспрозия размещают в лунки, имеющиеся в парафиновом блоке и расположенные на одинаковом расстоянии от источника (рисунок 3.1).

1 – парафиновый  блок, 2 – ампульный источник нейтронов,

3 – облучаемые  образцы.

Рисунок 3.1 –  Схема проведения нейтронного активационного анализа

 

В такие  же лунки размещают и пробы  анализируемой породы. Под воздействием нейтронов в образцах протекает ядерная реакция ¹⁶⁴Dy(n, g)¹⁶⁵Dy. Через определенное время (например, через 6 ч) все образцы вынимают из лунок и их активности измеряют в одинаковых условиях. По данным измерений активности препаратов строят калибровочный график в координатах "содержание диспрозия в пробе - активность препарата", и по нему находят содержание диспрозия в анализируемом материале (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – График зависимости регистрируемой активности/активированных нейтронами образцов от массы m диспрозия в образцах. В анализируемом образце около 3мкг диспрозия

 

Метод активационного анализа хорош не только высокой  чувствительностью. Так как излучение образующихся при активации радионуклидов различается по виду и энергии, при использовании спектрометрической радиометрической аппаратуры оказывается возможным определять в пробе после ее активации одновременно до 10-15 элементов.

И еще  одно важное достоинство активационного анализа: часто образующиеся в результате активации нейтронами радионуклиды довольно быстро распадаются, так что  спустя некоторое время анализируемый  объект оказывается нерадиоактивным. Таким образом, во многих случаях активационный анализ - это анализ, не связанный с разрушением анализируемого объекта. Это особенно важно, когда речь идет об определении состава археологических находок, метеоритов и других уникальных образцов.

3.2 Применение  радиоактивных изотопов

 

Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных  с помощью «меченых атомов», явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было установлено, что свободный кислород, выделяемый при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа. Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения, йод интенсивно отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного йода, можно быстро поставить диагноз. Большие дозы радиоактивного йода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей, и поэтому радиоактивный йод используют для лечения базедовой болезни. Интенсивное γ-излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний (кобальтовая пушка).

Не менее  обширны применения радиоактивных  изотопов в промышленности. Одним  из примеров этого может служить  следующий способ контроля износа поршневых  колец в двигателях внутреннего  сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные  реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала  кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности  масла после определенного времени  работы двигателя, определяют износ  кольца. Радиоактивные изотопы позволяют  судить о диффузии металлов, процессах  в доменных печах и т. д.

Мощное  γ-излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок  с целью обнаружения в них  
дефектов.

Все более  широкое применение получают радиоактивные  изотопы в сельском хозяйстве. Облучение  семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами γ-лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному увеличению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высоко продуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение получили «меченые атомы» в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором . Исследуя затем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

Интересным  применением радиоактивности является метод датирования археологических и геологических находок по концентрации радиоактивных изотопов. Наиболее часто используется радиоуглеродный метод датирования. Нестабильный изотоп углерода возникает в атмосфере вследствие ядерных реакций, вызываемых космическими лучами. Небольшой процент этого изотопа содержится в воздухе наряду с обычным стабильным изотопом. Растения и другие организмы потребляют углерод из воздуха, и в них накапливаются оба изотопа в той же пропорции, как и в воздухе. После гибели растений они перестают потреблять углерод и нестабильный изотоп в результате β-распада постепенно превращается в азот с периодом полураспада 5730 лет. Путем точного измерения относительной концентрации радиоактивного углерода в останках древних организмов можно определить время их гибели.

 

 

Заключение

 

Радиоактивные индикаторы с середины XX века широко вошли в практику физико-химического эксперимента в неорганической, органической, аналитической, биохимии, физической химии.

Количественный  анализ с применением радиоактивных  индикаторов часто оказывается более простым и более чувствительным, чем другие методы химического анализа. Все описанные выше радиометрические методы анализа не лишены ряда недостатков, но они являются вполне перспективными и могут широко применяться в случае необходимости.

Важно еще  и то, что введение небольшого числа  радиоактивных атомов в систему не приводит к каким-либо ее изменениям, полностью безопасно и сравнительно дешево (если учесть стоимость аппаратуры, необходимой для многих других современных методов исследования).

В данной курсовой работе рассмотрены теоретические основы радиометрических методов, их достоинства, недостатки и перспективы дальнейшего использования в различных сферах.

 

 

Список использованных источников

 

1. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. Под ред. Е. Н. Дорохова, Г. В. Прохорова, – М.: Высш. шк., 1991. – 256с.
2. Аналитическая химия. Книга 2. Физико-химические методы анализа. Под ред. В.П. Васильева, – М.: Дрофа, 2004. – 384с.
3. Патяковский В. М. Гигиенические основы питания и экспертизы продовольственных товаров. – Новосибирск: Издательство Новосибирского Университета, 1999. – 431с.
4. Курс аналитической химии: Учеб. для с.–х. вузов. – 6-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк. 1994. – 495с.
5. Радиоактивные индикаторы в химии: Основы метода. Лукьянов В. Б.,

Бердоносов С. С., Богатырев И. О. и др. – М.: Высш. шк., 1985. – 287 с.

6. Основы аналитической химии. Книга 2. Методы химического анализа. Под ред. Ю. А. Золотова. – М.: Высш. шк., 1996. – 461с.