Комплекс установок рентгено-флуоресцентного анализа. Исследование элементного состава различных веществ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

РГБ ОД

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНИСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ; 2 4 ИР Л

На правах рукописи

КАЛАНОВ СИРОЖИТДИН

КОМПЛЕКС УСТАНОВОК РЕНТГЕНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

01.04.1 б - Физика атомного ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент-2000 г.

Работа выполнена в НИИ Прикладной физики Национального Университета Узбекистана им. М. Улугбека.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат физико-математических наук

Холбаев И.Х.

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Хатамов Ш. доктор физико-математических наук Олимов К.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Зашита состоится » /УР?_2000г. в « » часов

на заседании специализированного совета ДК 015.15.02 в Институте ядерной физики АН РУ. по адресу: 702132, г. Ташкент, пос. Улугбек.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯФ АН РУ. Автореферат разослан «_ / » 2000г.

Ученые секретарь Специализированного совета доктор физ.-мат. наук

1.И. ИСМАТОВ

~!\ПЛ Ь П1

Актуальность проблемы. Элементный состав вещества является фундаментальной характеристикой и его установление необходима для решения самых разнообразных задач различных областей науки и практической деятельности человека. Грандиозный масштабы потребностей в аналитических исследованиях требуют разработки новых и совершенствования существующих методик, создания соответствующей аппаратурной базы. В настоящее время существуют многочисленные химические и физические методики анализа содержании элементов в различных веществах вплоть до уровня 10"'2 г/г. В последние десятилетия в аналитическую исследованиях широко используются разнообразные ядерно- физические методы, позволяющие в отличие от других методов производить многоэлементный анализ без химического разрушения исследуемого вещества. Среди этих методов наиболее доступным и удобным для практического применения является метод рентгенофлуорецентного анализа (РФА).

Цели работы заключались в разработке и создании комплекса установок РФА с возбуждением характеристического рентгеновского излучения (ХРИ) исследуемых веществ: прямым и отражённым от вторичной мишени электромагнитным излучением и а- частицами радионуклидных источников (РИ), а также в исследовании элементного состава ряда проб различного происхождения.

Научная новизна Разработан и создан комплекс установок РФА в которых используется возбуждение ХРИ исследуемого вещества прямым и отражённым электромагнитным излучением и а- частицами РИ. Количество определяемых элементов на этом комплексе доведено до 20 против 2-5 в существующих промышленных установках. Предел обнаружения снижен для элементов Р, К, Са, "Л, V до 10":- 10"3 по сравнению с существующими 10~'-10'2. Получена новая информация о содержаниях ряда элементов в пробах растений и почв заповедных территорий, в различных органах хлопчатника, в угле и в его золе и в других объектах. Результаты исследований позволили установить: коэффициенты биологического накопления элементов растениями и коэффициенты концентрирования элементов при сжигании угля, содержание ве в пробе угля и его золы, содержания Со и № в продуктах химического синтеза, способствовавшие разработке нового лечебного препарата и др.

Практическая ценность. Созданный комплекс установок РФА позволяет проводить с высокой надёжностью массовый анализ содержании более 20 элементов в различных веществах в пределах 10'6-10"}г/г. Полученная аналитическая информация может использоваться в экологических и биологических исследованиях. Лечебной препарат разработанный с использованием аналитических данных РФА более активен по сравненто с ранее применявшиеся в урологической практике.

Достоверность результатов проверена в контрольных измерениях и сопоставлением данных полученных на параллельных пробах другими методами.

На защиту выносятся:

- разработка, создание и апробирование комплекса установок РФА с возбуждением ХРИ прямым и отраженным электромагнитным излучением и а- частицами РИ,

- результаты сравнения экспериментальных данных полученных на параллельных пробах различными методами,

- данные об элементном составе исследованных проб и выводы полученные из их анализа.

Апробация работы и публикации Основные результаты включённые в диссертацию, содержатся в трудах опубликованных в Узбекском физическом журнале [1] , в журнале Атомная энергия [2] Авторском свидетельстве [3], сборниках трудов и материалах конференций [ 4-7, 10-12], докладывались та ряде международных конференций и семинарах кафедры ядерной физики и НИИПФ ТашГУ, ИЯФ АН РУз и СамГУ.

Структура и объём диссертации. Диссертация структурно состоит из введения, трёх глав и заключения, списка цитируемой литературы из 66 наименование, изложенных на 94 страницах и включает в себя 36 рисунков и 15 таблиц. Во введении обосновывается актуальность тематики и излагаются цели, новизна достоверность и практическое значение работы и положения выносимые на защиту. В первой главе рассматриваются физические основы и методы элементного анализа с возбуждением и регистрацией ХРИ. Во второй главе описан разработанный и созданный комплекс установок РФА, методы обработки экспериментальных данных, результаты методических исследований характеристик установок, а также кратко описаны другие установки использованные в исследованиях. В третьей главе приведены результаты исследований элементного состава различных проб. В заключении.перечислены основные результаты работы и подведены итоги.

Основное содержание работы. В первой главе кратко рассмотрены физические принципы и сравнительные характеристики различных методов возбуждения и регистрации ХРИ. При этом основное внимание уделено использованному в работе методу РФА с возбуждением ХРИ излучениями РИ.

В основе методов РФА лежит соотношение Мозли, связывающее частоту V ХРИ с атомным номером X элемента: у = ¡2-Ъ, где а и Ь - не зависящие от Z постоянные, характеризующие данную серию ХРИ. Возбуждение ХРИ обусловлено образованием в результате различных атомных и яяернь*х процессов вакансии в одной из внутренних электронных оболочек. Заполнения этих и вновь образующихся вакансий электронами более удаленных обо-

4

лочек сопровождается одновременным испусканием квантов ХРИ или Оже - электронов. По энергиям интенсивностям линий в спектрах возбуждённых излучений идентифицируются элементный состав анализируемого вещества. Энергии, интенсивности и выходы ХРИ определяют возможности и требования к методам анализа. Для РФА практический интерес представляют спектры ХРИ, связанные с образованием вакансий на внутренних оболочках атома. Возбуждение ХРИ в РФА осуществляется с помощью внешних источников ионизирующих, излучений (электромагнитные излучения рентгеновских трубок и РИ, заряженные частицы РИ и ускорителей).

В электромагнитном способе возбуждения ХРИ при облучении анализируемой пробы низкоэнергетическими {Е 2 ЮОкэв) X - или у - квантами существенны три вида взаимодействий: -фотоэффект, упругое и неупругое рассеяние. Среди этих видов взаимодействия полезным для элементного анализа является фотоэффект приводящий к испусканию ХРИ или Оже-электронов. Сечение фотоэффекта резко возрастет с уменьшением энергии возбуждающего излучения и с ростом атомного номера анализируемого вещества поэтому при РФА важно обеспечить максимальную близость с небольшим превышением энергии возбуждающего излучения к краю поглощения. Процессы рассеяния, несмотря на зависимость их сечений от атомного номера пробы Ъ и возможность получения по их вкладу в спектры ХРИ определенной информации о составе матрицы анализируемой пробы, в целом являются мешающими факторами для элементного анализа. Выбор оптимального способа возбуждения ХРИ определяется характером задачи. Часто в системах РФА для изменения энергия возбуждения до значения, лежащего ближе к краю поглощения анализируемого элемента, используется ХРИ генерируемое излучением РИ во вторичной мишени (двухступенчатые источники). Методы возбуждения ХРИ потоками заряженных частиц (электронов, протонов, а - частиц и др.) целесообразно использовать при анализе тонких образцов и лёгких элементов. Излучения РИ позволяют эффективно возбуждать в анализируемых пробах ХРИ элементов от алюминия до урана и анализировать их содержание в пределах 10''-! О'5 г/т, а в некоторых случаях и до Ю'6 г/г. Метод РФА с использованием РИ, несмотря на то что он и уступает по чувствительности методам, использующим более мощное излучение рентгеновских трубок и ускорителей, из-за простоты конструкции и компактности установки, низкого уровня фона, относительной безопасности и простоты эксплуатации, возможностью использования в полевых условиях, является наиболее распространённым.

В методе РФА определение содержания Спр элемента в пробе производится относительным способом - сравнением интенсивностей одной из спектральных линий ХРИ элемента в спектрах пробы и соответствующего ей по вещественному составу, плотности и геомет-

рическим факторам стандартного образца с известным содержанием анализируемого элемента Сст

Вторая глава посвящена описанию разработанных и созданных установок РФА с возбуждением ХРИ прямым (ПВ) и двухступенчатым (ДСВ) электромагнитным излучением и а -частицами (аВ) РИ [1, 6-8], методических вопросов эксперимента, а также краткому описанию установок нейтронно активационого(НАА) на базе ядерного реактора ИЯФ АН РУз, гамма активационного (ГАА) на базе микротрона МТ-22С СамГУ, рентгеноспектрального (РСА) на базе электростатического ускорителя ЭГ-5 ОИЯИ и атомно- абсорбционного (ААА) анализа на спектрофотометре НГТАСН1-8000 НИИПФ использовавшихся в исследованиях. Для возбуждения ХРИ в установках РФА использовались стандартные РИ 55Ре 109СсЗ 241 Ат 310Ро объединения «ИЗОТОП».

В наших исследованиях использовались поверхностно-барьерные 51(Ц) детекторы с разрешением 240-290 эВ на линии 5,9 кэВ МяКа, с площадью чувствительной поверхности ~ 25мм2 и толщиной бериллиевого окна 20-100мкм. Кривая эффективности регистрации детектора определяется толщиной бериллиевого окна, и эффективностью самого детектора. (рис1)

Регистрация, накопление и обработка спектров производились на многоканальных анализаторах ЬР-4900 или №ГА-] 024 с встроенными мини-ЭВМ.

Пробы приготовлялись из высушенных , измельченных образцов путем их прессования. или расфасовки в полиэтиленовые цилиндрические кассеты размерами 20 х 4 мм с лавсановым дном толщиной 10 мкм. Пробы взвешивались с точностью < 1%. В качестве внешних эталонов использовались почвенные СП-1, СП-2 и СП-3, растительный СБМТ-01 и другие стандарты. Характеристики установок РФА в значительной степени определяются конструкцией и геометрией «источник - (вторичная мишень) - проба - детектор» Схемы разработанных конструкций систем ПВ и ДСВ приведены на рис. 2. В системах предусмотрена установка до четырех цилиндрических РИ. В необходимых случаях для подавления линий РЬ Ь0, генерируемых в материале корпуса, используется облицовка поверхностей коллиматора Ре, Си и А1 фольгой. Для выбора оптимальных размеров боковых стенок систем и внут-

4

Рис 1. Эффективность регистрации $1(Ц) детектора (расстояние «источтя-детектор» 24мм).

реиних диаметров детекторных коллиматоров, с использованием набора сменных деталей корпуса системы ПВ ХРИ РИ 2""Аш и эталона СП-1, исследованы зависимости значений Эп и Бл / Бф для линии

Рис.2. Конструкции систем прямого ПВ и двухступенчатого ДСВ возбуждения ХРИ (1,2,3,-свинцоеый корпус, 4-проб -РИ, 5-РИ, 6- коллиматор, 7- облицовка, 8-детектор, 9- вторичная мишень).

ZrKa от расстояния Ъ между плоскостями пробы и входного окна детектора и диаметра ё коллиматора(рис 3 и 4). Очевидно, что выбор параметров системы необходимо связывать с оптимальными условиями решения конкретной аналитической задачи. Для решения задач.

Рис.3. Зависимости отношений линии 2г Ка от расстояния И "проба - детектор" для выходных коллиматоров системы ПВ ХРИ.

Рис.4. Зависимости ттенсивностей $„ и отношений аналитической линии 2г Ка от диаметра с! коллиматора для расстояния Ъ=24 мм.

связанных с многоэлементным анализом, нами были выбраны значения Ь = 24 и <1 = б мм.

В системе ДСВ ХРИ были выбраны эти же значения Ь и <± В качестве вторичных мишеней применялись металлические фольги 2г и Сё и подложка из окиси Ва. На рис 5. сравниваются спектры ХРИ эталона СП-], измеренные с использованием РИ 24,Ат в режиме ДСВ, со вторичными мишенями Ъх, Сё и Ва . (горизонтальными линиями выделены рабочие диапазоны анализа).

Применение для возбуждения ХРИ а - частиц при определении элементного состава тонких образцов (пленок, покрытий, приповерхностных слоев и т.д.) обеспечивает существенно более высокую эффективность анализа по сравнению с другими ядерно-физическими

Рис5. Спектры ХРИ стандарта СП-1, возбужденные прямым у-излучением РИи,Ат, вторичным ХРИ промежуточных мишеней Ва, Сс1, 2г.

Рис 6. Схема системы возбуждения ХРИ а-частицами РИ(1 и 2

- дюралюминиевые корпус и крышка, 3 - резиновое уплотнение, 4 - патрубок откачки, 5 -

пробы (13 штук), 6 - плексигласовый барабан, 7- электродвигатель, 8 - система зубчатых передач, 9 - вакуумный разъем, ¡0-смотровое окно, ¡1 - РИ (два), 12

- кольцевой дюралюминиевый держатель, 13 - бериппиевое окно, 14-детектор).

методами, использующими более проникающие излучения РИ, ускорителей и ядерных реакторов. Для решения таких задач разработана вакуумированиая система возбуждения ХРИ а-частицами двух РИ 210Ро с активностью 50 мКи каждый (рис 6).. В качестве иллюстрации на рис 7. сравниваются спектры ХРИ, возбуждаемые гамма - излучением РИ 241Ага и а - частицами РИ 210Ро в тонком образце толщиной 5 мкм (напыленном на органическую подложку) при атмосферном давлении и вакууме в камере системы . Как видно из рисунка, в случае электромагнитного возбуждения ХРИ интенсивности линий № незначительны и практически не выделяются на фоне комптоновского распределения, а в случае аВ интенсивности линий № и присутствующего в пробе в виде примеси РЬ заметно превышают уровень фона, причем интенсивности линий многократно возрастает при проведении измерений в вакууме.

Обработка спектров ХРИ осуществлялась с помощью программы для мини ЭВМ многоканального анализатора ЬР-4096. Результаты обработки спектра выводятся цяфропечатающим устройством в виде значений амплитуд и площадей линий каждого элемента, параметров фона и остаточной суммы квадратов взвешенных отклонений расчетного спектра от измеренного.

Для определения экспериментальных возможностей созданного комплекса установок РФА

проведено несколько циклов измерений (по 1ШМ= 500-1000с) спектров ХРИ растительных и почвенных проб и стандартов в режимах ПВ и ДСВ (с СсЗ и Ва вторичными мишенями ) Нижние пределы обнару-жения содержания элементов определены в измерениях спектров ХРИ почвенных стандартов СП-1, СП-2 и СП-3. Эти значе-

;

X i

Ji

760Topp

f i f

lo'Topp J|

Jl\

ния соответствуют кр1ггерию 3-JNtptm и приведены в таблице 1. Для установления точности результатов РФА измерены спектры ХРИ двух пар проб, изготовленных из стандартов СП-2 и СБМТ-01. Одна из проб в каждой паре принималась в качестве эталона, другая в качестве

анализируемой пробы. Для исследования воспро-" изводнмости результатов и представительности

проб измерены спектры ХРИ 48 проб, изготовленных из трёх различных почвенных и трёх растительных образцов (по 8 параллельных проб). Результаты этих исследований показали, что в измерениях на установке РФА чувствительность обнаружения элементов лежит в пределах 10"М0" 3 г/г , точности определения содержания элементов и воспроизводимости результатов в случаях определения концентраций элементов, превышающих пороги обнаружения С > Cmi„ не хуже 15% и сопоставимы с погрешностями паспортных данных, в случаях же С ~ Cm;n расхождения могут достигать 50%.

В третьей главе приведены результаты исследований элементного состава надземных частей пяти видов дикорастущих растений [2,14], почв семи заповедных районов Узбекистана [2,4,15], различных органов хлопчатника [9], угля и его золы с Ангренской ГРЭС[5], фармакологического препарата [3], ряда других образцов [6,10-13] и их обсуждение.

С использованием методов РФА, НАА, ГАА, РСА, AAA исследованы: пробы почв, отобранных на пробных площадках, Чаткальского биосферного, Зааминского горно-лесного , Нуратинского горно-орехоплодового и Гиссарского заповедников, Угамского и Малыузар-ского хребтов, Чупанатинской возвышенности и пахотного поля, пробы надземных частей дикорастущих растений: девясила высокого (стебель, листья и корни), мяты среднеазиатский, хвоща полевого, травосмеси и плодов шиповника туркестанского, отобранных на двух пробных площадках А и Б Чаткальского заповедника. В 11 растительных пробах методами

N ккмял

Рис 7 Спектры ХРИ, возбуждаемые в тонком слое напыленного Ш у- излучением 241Лт и а-частщами 210Ро (в воздухе и е вакууме).

Таблица 1. Пороги обнаружения элементов С„,„, ¡О1 г!г некоторых элементов в почвенных пробах по линиям Ка КРИ.

Элемент Cm„(q) Элемент (q) Спил

Si 8.3 (-4) Zn 1.6 (-5)

Р 7.2 (-4) Rb 1.0С-5)

S 6.9 (-4) Sr 1.0 (-5)

К 5.5 (-4) Zr 6.0 (-6)

Са 4.7 (-4) Sn 1.0 (-6).

Ti 4.0 (-5) Ba 1.0 (-6)

Мл 3.0(-5) La 2.0 (-6)

Fe 2.6 (-5) Се 1.0 (-6)

Си 1.7 (-5) РЬ* 2.0 (-51

*)определение по линю Lp

РФА определены содержания 14 элементов (см. рис.8), в параллельных исследованиях методами НАА-9, ГАА-10 иРСА -14, -всего 17 элементов. Из общего числа 466 элементоопреде-лений 28 определены одним, 72- двумя, 126 гремя и 240-четырьмя методами. В 9 пробах почв методом РФА определено содержание 20 элементов ( см рис 9 ). Из этого числа элементов в параллельных измерениях методами НАА определены 10, ГАА-11, РСА-14 и ААА-3 элемента. При этом из общего числа 342 элементоопределений, 23-определены одним, 24-даумя, 53-тремя, 47-четырьмя методами.

Объём этой экспериментальной информации недостаточен для последовательного анализа расхождений значений С; отдельных элементоопределений от усреднённого С = ^ГС,,

где ¡-метод, п- число методов. В связи с этим расхождения А1 = С -О проинтегрированы по всем выполненным элементоопределениям. На рис 10 приведены числа п, величин Д, всех элементоопределений С, в интервалах шириной 10% для растительных и почвенных проб. Апроксимация этих распределений функцией Гаусса позволяет оценить значения усреднённых статистических погрешностей ст(рая)~!7 % и а (почва) = 15%.Слабая асимитричность рассматриваемых распределений относительно оси ординат, хотя и указывают на достоверность усреднённых значений С , но и не исключает наличия систематических ошибок Б, в результатах отдельных С; которые при усреднении результатов частично компенсируются. Максимальные значения систематических ошибок , содержатся в данных Сх, определённых методом РФА, т.к. в этом методе возбуждающее и флуоресцирующее излучения низкоэнер-гетичны и сильно поглощаются в анализируемом веществе и он наиболее критичен к соответствию эталона пробе. На рис 11 приведены для случая РФА числа пх величин А* в интервалах шириной 10% для растительных и почвенных проб. Рассмотрение этих распределений указывает, что в случае растительных проб вершина распределения смешена от значения А* =0 на величину Б »-5 % , а в случае почвенных проб на Б = - 3% . Очевидно, эти смещения характеризируют систематические ошибки в определении Сх, обусловленные неполным соответствием эталонов и проб.

По данным о содержании элементов в исследованных растительных и почвенных пробах определены коэффициенты биологического накопления К=Сраа I С„оч„а 15 элементов растениями. Анализ этих данных, приведённых в таблице 2, позволяет выявить различия в накоплениях элементов разными растениями и отдельными их органами и в зависимости от места произрастания.

ю

мдк^ )

•и плфси(сусв*

фитокаесв)

1

О»

п

л;

"V» им'

( I « < Л* !\ у V \ VIJ

й-

К/'

А 1

I !

.' I

I

Рис.8. Спектры ХРИ одной из растительных проб

\ J <

1П

ы

| ^

г

А": £ 1/1 /I

\ ' I ■(.! * I '¡\ К/

^т-образец поч ва№2

НКР

600 КАНАЛЫ

Рис 9. Спектры ХРИ одной из почвенных прб

з

с

л

а= 16.693 %

к

■40 -20 с 71 40 А,

-40 -20 0 20 40 Д,

Рис 10 Распределение величин; по 10% интервалам для растительных почвенных (справа) проб

-40 -20 0 20 40Д, %

г

У

А

8=-2,в91%

о=12,808У.

40 ¿,аА

Рис 11. Распределение величин Лхпо 10% интервалам для растительных почвенных (справа) проб Методом РФА исследовано содержание 14 элементов в различных вегетативных (стебли, листья) и плодовых(семена, волокно) органах хлопчатника и в соответствующей почве произрастания. В таблице 3 приведены усреднённые (по 10 точкам отбора 1 ) значения С = ЕС. /10 содержаний элементов С, исследуемых проб, минимальные Ст,„ и максималь-

1-1

ные Сщах значения С,, коэффициенты биологического накопления элементов с ^ ! С в органах хлопчатника, а также кларки почв и воздушно-сухой фитомассы континентов Кючва и Краст. коэффициенты накопления Срасг / С„0чва элементов в исследуемых пробах. Анализ этих данных позволяет сделать ряд заключений об особенностях накопления элементов в рас-

1

:матриваемых органах хлопчатника, в частности, отмечено, что содержание анализируемых элементов, за исключением Си, 2х, Ва и РЬ, в пробах листьев хлопчатника превышает соответствующие значения во всех остальных органах в пределах -1,3 - 50 раз; а минимальные количества элементов накапливаются в волокне.

С целью определения содержания некоторых металлов, в частности ве, в отвалах угольной золы Ангренской ГРЭС, методом РФА исследовался элементный состав 30 проб юлы и для определения концентрирования элементов при сжигании угля методом РСА ис-:ледовался элементный состав проб образцов углей и их золы. В таблице 5 приведены значения содержаний элементов в пробах одного из образцов угля до и после озоления. Анализ эезультатов позволили заключить, что разброс содержания элементов в исследованных прозах угольной золы в подавляющем большинстве случаев не превышает фактора С™,, 1Стт 5 3 л только в случаях (те и 2г этот фактор возрастает соответственно до значений 25 и 5, при эзолени угля происходит концентрирование содержания всех рассматриваемых элементов, за включением от ~2(Са)до~290(РЬ)раз

При разработке нового лечебного препарата, (представляющего собой координацион-яое соединение со строго определенным элементным составом), для определения его хими-зеской структуры, наряду с другими методами анализа, методом РФА исследовалось содержание Со и № [3] В процессе отработки методики получения препарата проведены измерения спектров возбуждения ХРИ в более чем 40 пробах продуктов синтеза (Рис12). В резуль-

о

1

О 4

О

8

гч 2

тате получен целевой продукт с химической формулой С20Н37О14 N4 5 Со №, с содержанием Со- 7,65 % и М- 7,62 % Полученный фармацевтический препарат активнее ранее применявшихся в урологической практике при лечении обструктивного пиелонефрита.

л

2

Установка РФА с ПВ и ДСВ ХРИ ис-

о

пользоватась при решении целого ряда аналитических задач связанных с исследованиями различных образцов представленных различными организациями. Часть этих работ

Каналы

Рис 12. Спектры ХРИ проб, содержащих Со, Л';, и Со+ЛЧ

юв в 220 пробах геологических образцов [10].

перечислена ниже.

По заданию геологического факультета ТашГУ определены содержания ряда метал-

Таблнца.2. Усреднённые значения содержаний С и коэффицентов биологического накопления К элементов в растениях с пло-

здадок А и В.

зле-мент Метод Я С,10 чг!г{К)

Надземные части растений Шилов-к девясил

Девясил мята ХВОШ Травосмесь ПЛОДЫ листья корчи

А В А В А В А В Л Л А

У -3 1,9(0,4) 1,6 2.9(0,29) 4,4 5,3(0,29) 4,3 2,9(0,16) 1,5 2,0(0,11) 3,3(0,18) 1,8(0,10)

Р.Х -3 8.0(0,027) 4,6(0,015) 8,0(0,027) 1,9(0.0063) 36,0(0,12) 24,0(0,078) 14,0(0.047) 9,3 (0,027) 0,3 (0,001) 1,5(0,005) 2,0 (0,007)

Р Р.х -3 2,0 2,4 1,9 2.7 2,2 2,4 1,9 2,5 1,5 2,3 1,3

X П.р.Х -3 3,2 2,5 4,7 4,7 9,3 6,9 3,1 2,9 0,4 2,3 1,0

К Р-Х -2 2,8(1.12) 2,0(0,95) 2.0 (0,80) 3.9(1,86) 3.3 (1,32) 3,7(1.76) 2,9(1,14) 2,5(1,19) 1,5 <0,60) 2,9(1,14) 1,8(0,72)

(а п. К.р.х -2 0,9 (0,25) 0,9 (0,25) 2.3 (0,64) 2,0(0,56) 2,5 (0,69) 2,1 (0,58) 1,6(0,44) 1,4(0,3 9) 0,8 (0,32) 1,5(0,42) 0,6(0,17)

"Л N'11 11, у.р.х -5 - 22,0 (0.05) 2,5 (0,007) 3.8 (0.009) - - 3,0 (0,008) - 1,0(0,003) - -

п, ?.р.х -5 4,1(0,07) 2,2 (0,04) 15,0(0,25) 4,1 (0,07) 4,8 (0,08) 3,5 (0,06) 5,9(0,1) 3,6 (0,07) 5,5 (0,09) 9,8(0,17) 4,1(0,08)

Гс п, у.р.х -4 1,8 (0,006) 2.4 (0,011) 7,4 (0,025) 2,8 (0,013) 4,5(0,015) 9,8 (0,047) 1,6(0,005) 1,5(0,005) 1.3(0,004) 3,6(0.012) 4,9(0,016)

X -б 28,0(0.82) 26,0 (0,81) 2,9 (0,085) 2,6 (0,08) 7,0(0,21) 12,0(0,38) 5,0(0,15) 7,0 (0,22) 4,4 (0,13) 2,0 (0,06) 16,0 (0,47)

Си п.р.х -6 14,0(0,41) 7,4(0,18) 23,0 (0,68) 6,3(0,15) 10,0(0,29) 6,8(0,16) 8,0 (0,23) 6,0(0,15) 2,4 (0,07) 9,0(0,26) 9,0 (0.26)

п, у,р,х -5 3,5(0,39) 3,2(0,32) 6,2 (0,70) 3,4(0,34) 3,8(0,43) 5,2(0,52) 2,4 (0,27) 3,0 (0,30) 1,6(0,18) 2,6(0,29) 1,3(0,15)

Пг п.р -5 2,0 (7,4) 1,1 5,4 (20,0) 4,7 5,9 (21,8) 8,2 2,7(10,0) 1,2 0,5(1,9) 2,2(8,16) 1,1 (4,1)

ЯЬ п, т.р.х -4 0,3 (0,27) 0,1 (0,09) 1,9(1,72) 1,7(1,54) 6,9 (6,27) 2,3 (2,09) 8,1 (7,36) 3,2(2,9) 0,2(0,18) 0,5 (0,45) 0,1 (0,09)

Яг у.р.х -4 0,9 (0,26) 0,7 (0,19) 1,6 (0,46) 2,3 (0,62) 2,9(0,83) 1,3 (0,35) 1,7(0,48) 0,9(0,24) 0,3 (0,09) 0,8 (0,22) 0,7 (0,2)

У Г.* -6 - - - 6,8 (0,27) - - - - 3,0(0,14) - 7,0 (0,30)

Мо Р -6 - - - - 6,0 - 8,0 5,0 1,0 4,0 2,0

гь у,р,х -5 0,6(0,24) 0,9 (0.42) 0,7 (0,28) 0,7 (0,33) 1,9(0,76) 2,1(1,0) 0,5 (0,20) 1,1 (0,52) 0,3(0,12) - -

и разброс

значений содержания Стц, - С„шг в различных пробах органов хлопчатника

й ид прооы СтсС>е.'1ь С(Стт-Стах),10"г1г (Сраст 1 Спочеа)

к Са Ч = -3 Мп Ч - Ре Ч--3 Си Ч-6 2п 4—5 Вг 4—6 М> 4-6 Бг Ч--5 гт 4—6 Мо Ва 5 I 4—7 РЬ -6

25(11-2}) 0,65 11.5(5,2-12) 0,09 г,о 17(9-т 0,49 9,1(3,4-11) 0,36 3,7(2-5,6) 0,67 13(9-16) 1,2 7,3(4,3- 10,2) 0.Н 5,4(2,9-7,» 0,11 3.5 0,21 12 0,6 - 3,0 ¡5,3 2,9 0,30

Листья 29(12-33) о.яз 33(26-46) 0.34 29 63(33-110) 1,1 14(5-26) 0,47 6.5(2.3-11.» 1,2 22(16-31) 2,0 23(10-5» 3,5 20(16-13) 0,41 3,5(2,3-9,1) 0,22 5,1 0,25 4(1,5-7) «,» 2,0 15.3 2.9 0,30

Волокно 10(7-1К) 0.29 1,1(1,0-3,7) 0.02 31 7,0(4,7-/1) о,т 1,5(2,4-13) 0,1« 1.3(0,7-2.5) 0,23 3,0(1,7-4,3) 0.27 3,9(1.1-6.0) 0,43 0,4(0,21-0,6) 0,01 0,7(0.3-0,2) 0,04 и 0,06 5(3,4-11) 12,2 1,0 7.6 1.0 0,10

Ге.чн с <1- 1'<1.'!<>ЧН(Ч~1 12(7-191 (1,34 2.(1(1.0-4,/) а,02 - 5.Х(4,<1-7,6) 0,15 ¡4(3-15) 0,56 3,1(1,В-5,&) 0,56 2,5(1.6-5,П) 0,23 4,1(3,7-6М 0,45 0,56(0.4-0.9) 0,01 0,6(0,03-0,2) а,оз 4,5 0,2! 4(2-6) 4,0 30,7 м 0,11

Семя о -голёиное 12(7-19) 0,34 1,6(1,3-2,4) 0,02 - 6,0(3.2-11) 0,17 10(6-211) 0,33 4,3(1,9-4,2) 0,73 3.2(2.3-5,1) 0,29 4.0(3,2-4,9) 0,44 0,55(0,4-1) 0,01 0,5(0,3-0,1) 0,0] 2.0 0,1 3(4-6) I,5 II,5 ¡,4 0.14

Почва 35 96 - 35(23-24) 25(13-62) 5.5(4-/!) 11(6-16) 9,0 4,1(43-53) 1,6(12-20) 2,0(г-96) 0,5((М-0,6) 0,1(0,01-0.00}) 9,6

Л*,,,,.,«,, 13.» 13,7 85 ЗНООО 30 1.4 4,0 9,5 з.г 3,0 2,0 5,0 5,0 4.0

- - - - 10 5,0 4,0 5 4 7.5 6 2,25 3,0 -

В качестве примера в таблице 5. приведены полученные для одной из этих проб значения концентраций металлов.

По заданию физического факультета ТашГУ в образцах термообрабо-танных пластин монокристаллического кремния анализировались относительные содержания Си и Ре [11].

Разработана методика анализа Аи в электролитах с использованием РИ 57Со, позволяющая в диапазоне 3,3 -40 г/л определять концентрации Аи с точностью не хуже 3% при вариации концентрации мешающего компонента калия в пределах 10,5- 150 г/л [ 12].

Совместно с СамГУ, ИЯФ Ан РУз и ОИЯИ с использованием ряда

Таблица 6. Концентрации элементов в пробе № Г/ IV- 42

Элемент Ре Ю> Бг & Мо Ва и Се

С°/о 4,2 1,6-Ю-4 4,8-Ю'3 1,110^ ¡.ОЮ-4 2-Ю-1 0,22 7,7-10"* 6,8-Ю-1 1

ядерно-физических методов мы принимали участие в параллельных исследованиях более 300 проб образцов растений и почв заповедных районов Узбекистана [2,14,15].

По заданию биолого - почвенного факультета ТашГУ с использованием рентгеновского спектрометра, на фоновом уровне анализировались содержания ряда радионуклидов в пробах различных серо-бурых почв Навоийской области [13]. В этих исследованиях в частности похазано, что содержания 23&и и 232ТЪ в верхних генетических разрезах почв уменьшается по мере удаления от бассейна сбросовых вод - на расстоянии 150 м : 2381/- 1,0- 10 ~6,232 ТЬ —19,0-10~6 , на расстоянии 2000 м: 238и - 0.5.-10"4, 232ТЬ-0,2-10"6г/г. Основные выводы. Результаты выполненной работы кратко сводятся к следующему.

- Разработан, создан и апробован комплекс установок РФА с возбуждением характеристического рентгеновского излучения ХРИ прямым и отражённым от вторичных мишеней

)б

Таблица 4 Содержание элементов в одной из проб угля

до и после озоления

элемент С, 104 г/г С / С>ОК7

Я С* у«ие>

1 Б -4 24,4 5,2 0,21

2 К -5 1,9 2,2 117,8

3 Са -2 1,1 2,6 2.37

4 ■п -4 3,8 15,2 4.04

5 V -5 1,5 12,» 8,83

6 М» -4 из 11,3 8,60

7 Ре -4 4.0 1,74 43,8

8 Си -5 - 3,4 -

9 2а -3 и 3,6 3,34

10 ве -6 6,3 50,3 7,92

11 А% -6 6,5 186 28,7

12 Вг -6 1,2 - -

13 Бе -6 3,9 14,6 3,81

14 РЬ -6 2,3 657 286.9

15 ЛЬ 3,2 73,7 23,0

16 вг -4 2,4 10,3 4.36

17 Ь -5 1.9 11,5 6,22

18 № -6 1,1 6,048 5,7

19 Мо -5 1,5 77,5 50,3

20 С(3 -5 1,7 13,6 7,90

21 1п -5 1,9 11,3 5,85

ктромагнитным излучением и а- частицами радионуклидных источников. Установки по-ляют анализировать содержания свыше 20 элементов вплоть до уровня 10"6 г/г.

- Проведены определения элементного состава параллельных проб методами нейтрон-и гаммаактивационного, рентгеноспектрального, атомно - абсорбционного и рентгеноф-ресцеитного анализа. Результаты сравнения позволили показать, что точность получен-с данных не хуже 17%, при этом систематическая ошибка данных РФА не превышает 5%.

- Исследован элементный состав 9 почвенных проб различных заповедных территорий 1 проб различных растений, произрастающих яа двух площадках Чаткальского биосфер-о заповедника. Анализ данных позволил выявить различия в элементном составе иссле-яиных проб и зависимость коэффициентов биологического накопления растений от их а, органа и условий произрастания.

- Исследованы содержания 14 элементов в различных органах хлопчатника и почвы израстания. Анализ полученных данных позволил показать, что накопительные способ-ги большинство анализируемых элементов максимальны для листьев и минимальны для окна.

- Исследованы содержания 21 элементов в пробах угля и 32 элементов в пробах его зо-Ангренская ГРЭС). Показано, что содержания элементов в различных пробах зол разли-тся не более чем в 3 раза, при озолении угля происходит концентрирование всех анали-/емьгх элементов, за исключением Б, от-2 (Са) до~290(РЬ) раз.

- При разработке нового лечебного препарата исследовались в более чем 40 пробах со-кания Со и №. В результате синтезирован целевой продукт C20H37O1.1N.tS Со№ .

- Созданные установки РФА использовались для решения различных аналитических ч связанных с элементным анализом геологических образцов [10], определением приме-в полупроводниковых материалах [11], растворах [12], и др [13Д4Д5].

Проведённые исследования показали применимость созданных установок РФА для ре-ия самых разнообразных аналитических задач. Полученные данные о содержаниях эле--ов: - в почвенных и растительных пробах заповедных территорий могут использоваться исходные в фоновом мониторинге окружающей среды, -в пробах различных органов чатника - для проведения селекционной работы, -в угле и его золе - при разработке ктов извлечения ценных элементов из отвалов ГРЭС, - в продуктах химического синте-ри разработке новых лечебных препаратов и новых химических материалов.

Основные результаты включённые в диссертацию опубликованы в следующих трудах

1. Алимов Г.Р., Болтаев Я.М., Каланов С., Рашидова Д.Ш., Холбаев И.Х. Комплекс установок рентгенофлуоресцентного анализа с радионуклидными источниками. «Uzbek Journal Physics», vol. 1, (№4), 1999, PP. 324-333.

2. Ажабов .A.K., Кист A.A., Каланов С., Кобзев А.П., Муминов И.Т., Рашидова Д.Ш., Д нилова Е.А., Дорофеев А.А., Дехканов Т., Хушмуродов Ш.Х., Холбаев И.Х. Исследован! ядерно-физическими методами накопления элементов в некоторых видах растени "АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ " вью. 88, т. 1, 2000, с.69-72.

3. Акбаров А.Б., Алиев У.Э., Каланов С., Утегенов Н., Эмиралиев А.И., Таджибаев Г.К Палванов С.Р. «Способ получения координационного соединения, проявляющего гемот этическую противовосполительную активность при обструктивном пиелонефрите ». Abtoj ское свидетельство, №1563207, Приоритет от 17.02.88. выдано 08.01.90.Г.

4. Абдурахманов Т.А., Каланов С., Рашидова Д.Ш., Убайдуллаев Р.У., Холбаев И.Х., Хушмурадов Ш.Х. Применение метода рентенгенофлуоресцентного анализа для определения фоновых содержаний ряда элементов в почвах и растениях. Тезисы докладов I-делегатного съезда почвоведов Узбекистана 14-18 ноябрь 1990г., Ташкент, с.180.

5. Муминов Т.М., Каланов С., Холбаев И.Х. Рентгене -флуоресцентный анализ. Сам Ду профессор укгувчиларининг 50-конференцияси маърузалари, Самарканд, 1993г.с.5.

6. Муминов Т.М., Каланов С., Холбаев И.Х. Устройства для флуоресцентного рентгенора-диометрического анализа вещества в тонких образцах. Узбекистан олий укув юртлари физика фашнинг ютуклари 5-6 сентябрь 1995 й, Ташкент конференция маърузалари с.38-39

7. Аликов Б.А., Муминов Т.М., Каланов С., Килмухамедов М.К. Безоконная система детектирования характеристического рентенгеновского излучения элементов. Узбекистан олий укув юртлари физика фанишшг ютуклари 5-6 сентябрь 1995 й, Ташкент конференция маърузалари с.39-41.

8. G.R. Alimov., Ya.M. Boltaev., Kalanov С., Rashidova D.Sh., Kholbaev.I. Complex of installations for the X-RAY emission analysis with radionuclide sources THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE "MODERN PROBLEMS OF NUCLEAR PHYSICS" BUKHARA 23-27 August 1999 cl93.

9. Asomov.K., Kalanov C., Rashidova D. Sh., Kholbaev .1. X-RAY EMISSION ANALYSIS OF ELEMENT COMPOSITION OF COTTON. THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE "MODERN PROBLEMS OF NUCLEAR PHYSICS" BUKHARA 23-27 August 1999 c241.

10. Болтаев Я.М., Каланов С., Муминов Т.М., Холбаев И.Х. Рентгено - флуорициентное зеделение содержания Fe, Rb, Sr, Mo, Ag, Ba, La и Се в геологических образцах. Тезисы сладов V- Всесаюзиое совещания по активационному анализу и другим [иоаналитическом методом, Ташкент, 1987, с 182.

11. Абдурахманов К.П., Болтаев Я.М., Муминов Т.М., Каланов С., Сотиболдиева О., лбаев И.Х. Рентгенофлуориценгтное определение примесей меди и железа в необработанном монокристалическом кремнии. Тезисы докладов V- Всесаюзное ешания по активационному анализу и другим радиоаналитическом методом, Ташкент, 17, с 182.

12. Ким В.Б., Каланов С., Волосяныи С., Олимов Б.А., Холбаев И. Комбинированный иоизотопный метод анализа золата в электролитах. Тезисы докладов V- Всесаюзное ешания по активационному анализу и другим радиоаналитаческом методом, Ташкент, .7, с 153.

' 3. Абдуллаев Х.А.,Абдурахманов Т.А.,Каланов С., Рашидова Д.Ш.,Холбаев И.Х. Фоно-: содержания некоторых элементов в серо-бурых почвах Навоинской области. Тезисы ладов VIII Всесоюзного съезда почвоведов, г. Новосибирск 1989, с!77.

Авторефератнинг кискача мазмуни.

Турли хил моддалар таркибида 20 дан купрок элементларни 10"6 - 10° аникликгача улчаш имкониятини берувчи рентгенофлуоресцент курилмаг мажмуаси яратилди ва уларнинг метрологик характеристикалри ургаиилди. курилмалар ёрдамвда турли курикхоналар худудидан олинган тупрок ва уси ликлар, пахта, кумир ва унинг кули, доривор моддалар ва бошка турли наму! лар элемент таркиби ургашищи. Бу текшнришлар Усимликларда турли э; ментларнинг йигшшнш микцорлари, ёниш жараёнида кумир кулида турли si ментларнинг йигилиш коэффицентлари, доривор моддалар синтези жараёни Со ва Ni элементларининг микдори хакида маълумот олиш имконияни берди.

Annitation

Roentgen - fluorescent setup is created that is capable torn determine the conter of more 20 elements 10*6-10'3 gr/gr. In different substances and their metrology chc acteristics are studied. The element contents of plants, cotton, coal and its ash, phi maceuticals, soils taken from various reserves and other samples contents is inves' gated by using this setup. This research give the possibility to study various eleme accumulation amounts in plants, various element accumulation coefficients in со ash during the phase of burning, contents of Co and Ni elements in pharmaceutica substances during synthesis.