24. Хроматографические методы анализа

Хроматография – процесс, основанный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль неподвижного сорбента. Разделение сложных смесей хроматографическим способом основано на различной сорбируемости компонентов смеси. В процессе хроматографирования так называемая подвижная фаза (элюент), содержащая анализируемую пробу, перемещается через неподвижную фазу. Обычно неподвижная фаза представляет собой вещество с развитой поверхностью, а подвижная – поток газа или жидкости, фильтрующейся через слой сорбента. При этом происходит многократное повторение актов сорбции – десорбции, что является характерной особенностью хроматографического процесса и обуславливает эффективность хроматографического разделения.

Качественный хроматографический анализ, т.е. индетификация вещества по его хроматограмме, может быть выполнен сравнением хроматограических характеристик, чаще всего удерживаемого объема (т.е. объема подвижной фазы, пропущенной через колонку от начала ввода смеси до появления данного компонента на выходе из колонки),найденных при определенных условиях для компонентов анализируемой смеси и для эталона.

Количественный хроматографический анализ проводят обычно на хроматографе. Метод основан на измерении различных параметров хроматографического пика, зависящих от концентрации хроматографируемых веществ – высоты, ширины, площади и удерживаемого объема или произведения удерживаемого объема на высоту пика.

В количественной газовой хроматографии применяют методы абсолютной градуировки и внутренней нормализации, или нормировки. Используется также метод внутреннего стандарта. При абсолютной градуировкеэкспериментально определяют зависимость высоты или площади пика от концентрации вещества и строят градуировочные графики или рассчитывают соответствующие коэффициенты. Далее определяют те же характеристики пиков в анализируемой смеси, и по градуировочному графику находят концентрацию анализируемого вещества. Этот простой и точный метод является основным при определении микропримесей.

При использовании метода внутренней нормализации принимают сумму каких-либо параметров пиков, например сумму высот всех пиков или сумму их площадей, за 100%. Тогда отношение высоты отдельного пика к сумме высот или отношение площади одного пика к сумме площадей при умножении на 100 будет характеризовать массовую долю (%) компонента в смеси. При таком подходе необходимо, чтобы зависимость величины измеряемого параметра от концентрации была одинаковой для всех компонентов смеси.

25. Радиометрические и радиохимические методы анализа.

Различают радиометрические и радиохимические методы анализа. К радиометрическим относятся те виды анализа, в которых качественное и количественное определение проводится только на основании измерения радиоактивности без разложения пробы и других химических операций. В радиохимических методах анализа проводится разложение вещества, его концентрирование, выделение, разделение и другие химические операции, сопровождающиеся измерением радиоактивности.

26 Приборы дозиметрического контроля.

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими.

Они предназначаются для контроля:

- облучения — измерения поглощенных или экспозиционных доз излучения, полученных людьми и сельскохозяйственными животными;

- радиоактивного загрязнения радиоактивными веществами людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

- радиационной разведки — определения уровня радиации на местности;

- определения наведенной радиоактивности в облученных нейтронными потоками различных технических средствах, предметах и грунте.

Для каждого вида излучения в зависимости от его пробега в веществе подбирается свой подходящий детектор.

Среди них выделяют:

Индикаторы – простейшие измерительно-сигнальные приборы, позволяющие обнаружить факт наличия излучения и ориентировочно оценить некоторые характеристики излучений. Детекторами в них чаще всего являются газоразрядные счетчики.

Радиометры – это приборы с газоразрядными, сцинтилляционными счетчиками и другими детекторами, предназначенные:

- для измерения активности радиоактивных препаратов и источников излучения,

- для определения плотности потока или интенсивности ионизирующих частиц и квантов, поверхностей,

- радиоактивности предметов,

- удельной активности аэрозолей, газов и жидкостей.

Для более точных измерений активности препаратов и потоков частиц применяют стационарные радиометры (рис. 2.5), которые осуществляют дискретный счет попавших в детектор частиц и квантов (дифференциальные измерения).

Спектрометры - приборы и установки, предназначенные для определения энергии частиц, энергетического спектра, типа радионуклида; α-спектрометры, γ-спектрометры, β-спектрометры и комбинированные приборы.

Дозиметры (рентгенометры) – приборы, измеряющие экспозиционную и поглощенную дозы излучения или соответствующие мощности доз. Дозиметры состоят из трех основных частей: детектора, радиотехнической схемы, усиливающей ионизационный ток, и регистрируемого (измерительного) устройства. По характеру применения дозиметры делятся на стационарные, переносные (рис. 2.4) и приборы индивидуального дозиметрического контроля.

а) Рентгенометры-радиометры используют для определения уровня радиации на местности и загрязнённости радионуклидами различных объектов и их поверхностей. К ним относится измеритель мощности дозы ДП-5В (А, Б) – базовая модель. На смену этому прибору пришёл ИМД-5. Для подвижных средств создан бортовой рентгенометр ДП-ЗБ, измерители мощности дозы ИМД-21, ИМД-22. Это основные приборы радиационной разведки.

б) Дозиметры для определения индивидуальных доз облучения. В эту группу входят: дозиметр ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11.

в) Профессиональные и бытовые дозиметрические приборы. Первые имеют целый ряд принципиальных преимуществ, однако весьма дороги (в десять и более раз дороже бытового дозиметра). Радиометры для измерения активности радона бывают только в профессиональном исполнении.

Подавляющее большинство дозиметров являются прямо показывающими, т.е. с их помощью можно получить результат сразу после измерения. Существуют и непрямо показывающие дозиметры, не имеющие никаких устройств питания и индикации, исключительно компактные (часто в виде брелока). Их предназначение – индивидуальный дозиметрический контроль на радиационно опасных объектах и в медицине. Считывать его показания можно только с помощью специальной стационарной аппаратуры.

Дозиметры бывают беспороговые и пороговые. Последние позволяют обнаружить только превышение нормативного уровня радиации по принципу "да-нет" и благодаря этому они просты и надежны в эксплуатации, стоят дешевле беспороговых примерно в 1,5 - 2 раза. Как правило, беспороговые дозиметры можно эксплуатировать и в пороговом режиме.

Бытовые дозиметры, в основном, различаются по следующим параметрам (рис. 2.6):

- типу регистрируемых излучений - только γ, или γ и β;

- типу блока детектирования - газоразрядный счетчик (также известен как счетчик Гейгера) или сцинтилляционный кристалл /пластмасса;

- количеству газоразрядных счетчиков, варьирующих от 1 до 4-х;

- размещения блока детектирования - выносной или встроенный;

- наличия цифрового и/или звукового индикатора; времени одного измерения - от 3 до 40 секунд;

- наличия тех или иных режимов измерения и самодиагностики; габариту и весу;

- цене продажи, зависящей от комбинации вышеперечисленных параметров.

Широкое использование бытовых дозиметрических приборов началось после аварии в Чернобыле. Связано это с тем, что радионуклиды выброшенные из четвёртого энергоблока Чернобыльской АЭС осели и выпали во время дождя на огромной площади нашей республики (свыше 46 тыс. км²). Чтобы решить проблему информированности населения о радиационной обстановке в месте проживания или нахождения, включая и оценку радиоактивного загрязнения продуктов питания и кормов рекомендуется широко использовать бытовые дозиметры.

Бытовые приборы для населения представляют собой особый класс приборов, предназначенных для оценки населением радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях и других местах. Ими можно оценивать загрязнение продуктов питания и воды. Оценку радиоактивного загрязнения (удельной или объемной активности) продуктов питания и воды проводят методом прямого измерения на расстоянии 1-5 см от исследуемого объекта массой не менее 1 кг или объемом не менее 1 л по разности результатов измерений излучения от объекта и радиационного фонда.

Они дают возможность специалистам и населению измерить мощность дозы в том месте, где этот дозиметр находится (в руках человека, на грунте и т.д.) и проверить тем самым на радиоактивность подозрительные предметы. Поэтому индивидуальный дозиметр поможет, прежде всего, тем, кто часто бывает в районах, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС¸ может быть полезен при сборе ягод и грибов, при выборе места для строительства дома, для проверки привозного грунта при ландшафтном благоустройстве и др. работах.

Для оценки загрязнённости используются десятки бытовых дозиметрических приборов, из которых наиболее удачными моделями следует считать приборы типа ДРГ-0,1-Т «Белла» и «Сосна». Диапазон их измерения колеблется от 10 до 10000 мкР/ч. В качестве детекторов в них используются от одного-двух до четырех газоразрядных счетчиков СБМ-20. Они легко регистрируют цезий-137, испускающий γ – кванты и β-частицы. Питание приборов осуществляется от элементов типа «Крона», А-316.