изотопный анализ

ИЗОТОПНЫЙ АНАЛИЗ

определение содержания изотопов в исследуемом объекте. Концентрацию стабильных и долгоживущих радиоактивных изотопов устанавливают с помощью изотопной масс-спектрометрии — наиб. точного и чувствительного метода И. а. Диапазон регистрируемых масс в масс-спектрометрах обычно от 1 до 500 (в единицах ат. м.); разрешающая способность от 150 до 2000. Изотопическая чувствительность, т. е. наим. концентрация данного изотопа, которую можно зафиксировать, составляет ~10⁻⁵%, иногда, напр., при определении Не, достигает 10⁻⁷%. Необходимая для И. а. масса пробы твердых образцов составляет 10⁻⁶–10⁻⁷ г (реже 10⁻⁹–10⁻¹³ г), газов от 10⁻³ до 10⁻¹⁵ г. Относит. стандартное отклонение достигает соответственно 10⁻² и 5∙10⁻³%. Изотопный состав выражают в виде отношения (R_x — R_ст)/R_ст (в 10⁻³ или 10⁻⁴ долях единицы), где R_x и R_ст относит. распространенности данного элемента соотв. в анализируемом веществе и в стандартном образце, или в виде отношений количеств определяемых изотопов данного элемента (напр., ²⁰⁶ Pb , ²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb) к количеству к.-л. реперного изотопа этого элемента (напр., ²⁰⁴Pb) в исследуемом образце. Для И. а. иногда используют оптич. спектральные методы, основанные на разл. смещении энергетич. уровней в молекулах с разными изотопами, что проявляется в мол. спектрах. Эти методы отличаются простотой, экспрессностью, но их погрешности слишком велики — 2–4%. И. а. элементов, изотопные ядра которых обладают отличным от нуля значением ядерного спина, можно осуществлять методом ЯМР, который, однако, заметно уступает по точности и чувствительности масс-спектрометрич. методу ЯМР-спектроскопический И. а. с ¹³С в качестве индикатора широко применяется в биол. исследованиях. Для И. а. применяются также методы радиометрии. И. а. используют при определении элементов изотопного разбавления методом, а также в активац. анализе. В последнем случае в исследуемом образце генерируют долгоживущие или стабильные изотопы путем облучения нейтронами в реакторе; концентрацию исходного элемента-мишени вычисляют по результатам И. а. облученного образца (относит. стандартное отклонение 0,2–0,5%; пределы обнаружения 10⁻¹¹–10⁻¹⁵ г). И. а. широко применяют в геохимии и космохимии при установлении возраста пород и минералов. При этом с помощью масс-спектрометрич. И. а. определяют отношение содержаний радиогенных и нерадиогенных изотопов одного элемента (напр., ⁸⁷Sr и ⁸⁶Sr), а также радиоактивного "материнского" изотопа и захваченного при кристаллизации минерала нерадиогенного изотопа (напр., ²³⁸U и ²⁰⁴Pb, ¹⁸⁷Re и ¹⁸⁶Os). Кроме того, И. а. используют: при установлении происхождения пород и условий рудообразования; при изучении ядерных реакций в радиоактивных минералах, в породах Луны и метеоритах; при изучении кинетики и термодинамики изотопного обмена, механизмов хим. реакций; при исследовании выходов продуктов ядерных реакций, определении периодов полураспада по накоплению стабильных изотопов; при анализе вещества твэлов и установлении степени выгорания ядерного горючего.

^{Лит.: Верховский А. Б. [и др.]. в сб.: Анализ неорганических газов, Л., 1983. с. 207–15; Геохимия изотопов в офиолитах Полярного Урала, под ред. А. В. Пейве. В. И. Виноградова, М., 1983, с. 125 64; Масс-спектрометрия и изотопная геология, под ред. И. Д. Рябчикова, И. В. Чернышева. М., 1983; Изотопная геология, под ред. Э. Йегера и И. Хунцикера, пер. с англ., М., 1984.}

_{Ю. А. Щуколюков}