硫化锌闪烁计数+β计数法

发布网友 发布时间：2022-04-26 00:03

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热心网友 时间：2023-10-20 07:59

方法提要

酸化过的5L水样，用硫酸铅、钡共沉淀富集镭，用EDTA溶解，过滤除去不溶杂物后重新用硫酸盐沉淀，待子体²²⁸Ac生长后用二乙三胺五乙酸(DTPA)溶解，再作硫酸盐沉淀，使²²⁸Ac与母体²²⁸Ra分离，溶液用磷酸二(2-乙基己基)酯(P₂₀₄)萃取，草酸铈沉淀制源，在低本底β装置上测量²²⁸Ac，和标准溶液比较，得到²²⁸Ac的活度，再转换成²²⁸Ra的活度。硫酸盐沉淀用EDTA溶解，装入扩散器，封闭数天后用射气法测量²²⁶Ra，和标准溶液比较得到²²⁶Ra的活度，最后计算²²⁶Ra和²²⁸Ra的活度比。

仪器

离心机(附50mL离心管)、振荡器、红外灯、低本低β测量装置、硫化锌闪烁测氡仪(典型型号:核工业北京地质研究院研制的PC-2000测镭氡分析仪)、真空泵、压力计、扩散器、干燥管等。

试剂

甘露醇、无水乙醇、盐酸、*、硫酸、氨水、乙酸。氢氧化钠溶液(100g/L)、氯化钡溶液(12mgBa/mL)、*铅溶液(80mg/mL，Pb)、EDTA溶液、二乙三胺五乙酸溶液(134g/L)、硫酸钠溶液(200g/L)、一氯乙酸溶液(2mol/L)、磷酸二(2-乙基己基)酯正庚烷萃取液(15%)。

洗锕液100g一氯乙酸、10g二乙三胺五乙酸和33gNaOH溶于水，稀释1000mL，用100g/LNaOH溶液和HClO₄在pH计上或用精密pH纸调节pH=3.0。

乙酸钠溶液(300g/L)、草酸铵溶液(0.2mol/L)、*铈溶液(5mgCe/mL)。²²⁶Ra系列标准镭溶液(4～40Bq)。

²²⁸Ra标准溶液称取12mg年龄50a以上的²²⁸Ra-²³²Th已平衡的光谱纯*钍，用高纯水(18MΩ·cm)溶解，加5mLHCl和8.3mL12mgBa/mL氯化钡溶液，配制成100g溶液。此溶液²²⁸Ra的活度约为0.2Bq/g，Ba载体浓度约为1mg/g。

分析步骤

(1)试样处理

取5.0L已经酸化的水样置于大烧杯中，如果水样中有悬浮物或浑浊，要用快速定性滤纸过滤。加1mL12mgBa/mL氯化钡溶液和5mL80mgPb/mLPb(NO₃)₂溶液后搅拌均匀，加15mL(1+1)H₂SO₄，搅拌1min，以后每隔半小时搅拌1min，共搅拌3～4次，放置过夜。用虹吸管吸出并弃去上层清液，把余下的200～300mL底液和沉淀转入660mL烧杯A中，加套有橡皮头的玻璃棒擦洗大烧杯壁，并用水洗入660mL烧杯A中，加水使体积约500mL，放置2h以上，使沉淀全部沉淀。向有沉淀的烧杯中加入8mLEDTA溶液，立即加水到200mL，盖上表面皿，在电热板上加热溶解，趁热用定性滤纸滤去不溶性残渣。向滤液中滴加(1+1)H₂SO₄和(1+2)氨水调节pH达到3～3.5，使硫酸钡沉淀，记下沉淀时间T₁，加热至近沸，冷却4h以上或过夜。用虹吸法吸去部分上层清液，下层溶液和沉淀转入离心管，用离心法分离，沉淀用15mL水洗一次。

(2)²²⁸Ra活度的测量

洗过的沉淀A留在离心管中，加10mL二乙三胺五乙酸溶液和20mL水，放置2d，使²²⁸Ac生长。2d后在水浴中加热使沉淀全部溶解，加1mL硫酸钠溶液，滴加2.2mL(1+2)HAc，使硫酸钡沉淀，记下沉淀时间t₂。沉淀在沸水浴中保温5min，移入冷水浴中冷却后离心分离，用10mL水洗沉淀，把上层清液和洗涤水转入第一个分液漏斗中，沉淀B留作²²⁶Ra用。在第一和第二个100mL分液漏斗中分别加入10mL、5mL磷酸二(2-乙基己基)酯正庚烷萃取液和10mL、5mL洗锕液，振荡2min后分离弃去洗锕液，把上面已经分离出的含²²⁸Ac的清液放入有10mL萃取液的第一个分液漏斗中，加5mL一氯乙酸溶液，振荡2min，分层后把水相排入放有5mL萃取液的第二个分液漏斗中，也振荡2min，分层后弃去水相，把有机相并入第一个分液漏斗中。用10mL洗锕液洗涤第二个分液漏斗后转入第一个分液漏斗中，和有机相一起振荡2min，洗涤液弃去，先后用10mL和5mL(1+14)HNO₃连续反萃取有机相，*溶液合并在50mL小烧杯中。在此*溶液中加6mL乙酸钠溶液和5mL草酸铵溶液，在低温电炉上加热到近沸，滴加1mL5mgCe/mL*铈溶液，生成草酸铈沉淀载带²²⁸Ac，充分搅拌后再保温1～2min，使沉淀陈化。将沉淀立即放入冷水浴中冷却，用可拆卸的抽滤漏斗均匀地抽滤在定量滤纸上，用无水乙醇洗涤，抽干后取下在红外灯下烘干。烘干的试样放在测量盘中，盖一层4mg/cm²厚的塑料膜，用不锈钢环固定，立刻送入低本底β装置中测量²²⁸Ac的β活度。记下计数过程的时间，并算得中间点T₃，控制T₃-T₂在2～5h之内。按下式计算²²⁸Ra的活度:

岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析

式中:²²⁸R_a为试样中²²⁸Ra的活度，Bq;N_s为试样的计数率，s^-1; 为装置系数平均值，Bq/s^-1; 为试剂空白中²²⁸Ra的平均计数率，s^-1;n_c为固定本底计数率，s^-1;λ₈为²²⁸Ac的衰变常数，取0.1131h;t₁等于T₂-T₁，是²²⁸Ac的生长时间，h;t₂等于T₃-T₂，是²²⁸Ac的衰变时间，h。

(3)²²⁶Ra活度的测量

在已经分离²²⁸Ac的硫酸钡沉淀B中加入6mLEDTA溶液、0.3g甘露醇和20mL水，在沸水浴中溶解，用小漏斗装入扩散器中，控制洗涤后的溶液总体积约为扩散器容积的三分之一。装入扩散器的试样用空气洗带法抽走积累的氡气(控制速度以免溶液溢出)，15～25min后用止水夹和玻璃活塞将扩散器两端封闭。记下封闭时间T₄，作为氡气积累的开始。积累时间按²²⁶Ra活度而定，²²⁶Ra活度大于20Bq，积累1～2d;活度在1～20Bq，积累3～8d;活度小于1Bq，积累10～15d。

将已知本底的闪烁室的一个出口用止水夹夹紧，另一个出口和真空泵相连，用压力计为指示抽真空至1013.25Pa，立即用螺旋夹封闭。抽真空的闪烁室通过干燥管和待测的扩散器相接，连接方法见图66.4。

图66.4 送气系统连接图

接好后打开“1”，使胶皮管松开，再拧松“2”，此时扩散器内有大量气泡通过溶液，大部分积累的氡气此时进入闪烁室。当气泡消失后再小心打开“3”，控制有缓慢连续的气泡，10min后调节“3”，使气泡适当加快，并控制使送气在15min结束。送气后要立刻封闭“2”，取下闪烁室和干燥管，并封闭“1”和“3”。记下送气结束时间T₅。T₅是氡气积累的结束时间，也是下次测量重新积累的开始。用过的干燥管立刻放入无水氯化钙干燥器中。

送完气的闪烁室放置50min以上，在硫化锌闪烁测氡仪上测量。计数前要避光1min以上，按²²⁶Ra的活度选择每次的计数时间，一般为100s或200s，连续计数5次，取平均值 ，弃去此N_i值后重新取平均值。测量过的闪烁室要用真空泵反复排气清洗20min。用过高计数率(≥3s^-1)试样的闪烁室，第二天要再清洗一次，并隔5～10d再使用。

按下式计算²²⁶Ra的活度:

岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析

式中:²²⁶R_a为试样中²²⁶Ra的活度，Bq; 为试样平均计数率，s^-1; 为装置系数平均值，Bq/s^-1; 为与试样分析流程相同的试剂空白中²²⁸Ra的平均值，Bq;Y为²²⁶Ra的回收率; 为闪烁室平均本底计数率，s^-1;t₃为等于T₅-T₄，是氡的积累时间，d;λ₆为²²²Rn的衰变常数，取0.1813d。

(4)²²⁶Ra/²²⁸Ra活度比的计算

用同份水样按式(66.7)和式(66.8)测得的²²⁸Ra和²²⁶Ra活度相除，可得到²²⁶Ra/²²⁸Ra的活度比R₆₈，见式(66.9):

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活度比R₆₈的测量不确定度通过式(66.7)、式(66.8)和式(66.9)合成得到。如果只考虑试样平均计数率、装置系数平均值、固定本底计数率和流程试剂空白4个测量不确定分量，忽略其他不确定度分量，则合成后活度比ΔR₆₈的测量不确定度见式(66.10):

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