Применение масс-спектрометрии в анализе урансодержащих материалов - Реферат

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО «УРФУ имени первого Президента России Б.Н.Метод масс-спектрометрии, в отличие от других аналитических физико-химических методов, состоит в том, что масс-спектрометры оперируют самими частицами вещества (в отличие, например, от рентгеновских, где детектируется излучение или поглощение энергии молекулами или атомами). Наиболее важными техническими характеристиками масс-спектрометров являются разброс энергии (чем меньше разброс энергии, тем большую разрешающую способность можно достигнуть с данным анализатором), эффективность ионизации (эффективность ионизации пропорциональна поперечному сечению ионизации для экспериментальных условий), типы получаемых ионов, чувствительность (это величина, показывающая какое количество вещества нужно ввести в масс-спектрометр для того, чтобы его можно было детектировать), динамический диапазон (динамический диапазон, например, в 10 порядков означает, что примесь в пробе будет видна даже тогда, когда она составляет 10 миллиграмм на 10 тонн), разрешение (возможность анализатора разделять ионы с соседними массами), скорость (чем больше скорость сканирования, тем меньше времени тратиться на запись сигнала на каждое массовое число, тем хуже чувствительность). • масс-спектрометра, последовательно производящего отбор ионов из плазмы разряда, формирование пучка ионов, его очистку от мешающих частиц и фокусирование на вход масс-анализатора с помощью ионной оптики; разделение ионов масс-анализатором по величине отношения массы к заряду; регистрацию детектором тока ионов и счет отдельных ионов; • вакуумной системы, обеспечивающей условия для извлечения ионов из плазмы и их движение через оптическую систему и масс анализатор к детектору. Газово-ионизационная масс спектрометрия может быть использована для анализа любого соединения урана, которое может быть преобразовано в UF6, однако, для других соединений более предпочтительной является масс спектрометрия с поверхностной ионизацией.Примеси посторонних элементов и изотопный состав расщепляющихся материалов являются основными показателями качества и оказывают решающее воздействие на технологические режимы их производства и определяют их операционные характеристики и стоимость. На всех предприятиях мира, занятых производством расщепляющихся материалов задействованы сотни масс-спектрометров, круглосуточно анализирующих изотопный состав промежуточных продуктов и конечной продукции. В основном здесь используются два вида приборов - специализированные масс-спектрометры для анализа изотопных отношений гексафторида урана, с высокой точностью и надежностью проводящие рутинные измерения как в лабораторных, так и в производственных условиях в газах, и термоионные масс-спектрометры - МСТИИ, позволяющие в лабораторных условиях получать высочайшие точности при анализе изотопного состава урана, плутония и других материалов через растворы металлов или их оксидов. В последние время все большее распространение получает метод многоколлекторной масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно-связанной плазме - МК-ИСП/МС, позволяющий упростить этапы подготовки пробы и ускорить анализ при возможности достижения точностных характеристик, приближающихся к термоионизационной или газовой масс-спектрометрии с ионизацией электронным ударом. Масс-спектрометры для элементного анализа - с ионизацией в индуктивно-связанной плазме и регистрацией на одиночном коллекторе - ИСП/МС - позволяют на сверхследовом уровне определить примеси в ядерном топливе.