Масс-спектрометры для изотопного анализа
Масс-спектрометры дляизотопного состава должны быть очень точными. Для анализа изотопного состава лёгких элементов (углерод , водород , кислород , сера , азот и т. д.) используется ионизация электронным ударом. В этом случае годятся все методы ввода газовой фазы, как и в органических масс-спектрометрах (DELTAPlus, DELTAPlus XL и МАТ253).
Для анализа изотопов более тяжёлых элементов используется поверхностная ионизация (TRITON TI) или ионизация в индуктивно-связанной плазме (NEPTUN, ELEMENT2). В России для изотопной масс-спектрометрии широко используется масс-спектрометр МИ-1201 производства НПО «Электрон» (ныне — OAO «SELMI», г. Сумы, Украина) в различных модификациях (МИ-1201-АГ, МИ-1201-АГМ, МИ-1201ИГ). Однако в связи с развалом СССР и нестабильностью политических отношений между Россией и Украиной оснащение российских предприятий и институтов украинскими приборами в настоящее время существенно затруднено.
Для решения проблемы с обеспечением отечественных предприятий масс-спектрометрическим оборудованием руководством Министерства атомной промышленности РФ в 1999 году было принято решение об организации производства серии специализированных масс-спектрометров различного назначения, первым из которых стал специализированный масс-спектрометр для изотопного состава урана в газовой фазе, получивший обозначение МТИ-350Г. В 2002 году были завершена разработка прибора, МТИ-350Г зарегистрирован в Государственном реестре средств измерения под № 23457-02 и допущен к применению в Российской Федерации. В настоящее время запущено серийное производство прибора в ООО «Уралприбор» (г. Новоуральск), более десятка масс-спектрометров МТИ-350Г эксплуатируются на разделительном производстве крупнейшего в мире предприятия по обогащению урана — Уральского электрохимического комбината (г. Новоуральск).
С 2002 по 2007 год выполнена разработка специализированного масс-спектрометра МТИ-350Т, предназначенного для измерения атомной доли изотопов урана, плутония и смешанного топлива в твёрдой фазе. В настоящее время проводятся работы по сертификации прибора.
Кроме изотопных приборов, в рамках программы разрабатываются: масс-спектрометр МТИ-350ГП, предназначенный для анализа химически агрессивных веществ с целью обеспечения контроля примесей в газообразном гексафториде урана, а также масс-спектрометр для контроля сублиматного производства гексафторида урана МТХ-350ГС.
Во многих типах изотопных масс-спектрометров используются магнитные масс-анализаторы. Важнейшими техническими характеристиками масс-спектрометров и масс-спектрометрических детекторов являются чувствительность, динамический диапазон, разрешение, скорость сканирования.
Источник: Википедия
Связанные понятия
Изотопы титана — разновидности атомов (и ядер) химического элемента титана, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Изотопы иридия — разновидности химического элемента иридия, имеющие разное количество нейтронов в ядре.
Изотопы гадолиния — разновидности химического элемента гадолиния, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. На 2018 год известны 48 изотопов гадолиния и 16 изомерных метастабильных состояний.
Изотопы рубидия — разновидности химического элемента рубидия, имеющие разное количество нейтронов в ядре.
Принц-технология — метод формирования трёхмерных микро- и наноструктур, основанный на отделении напряжённых полупроводниковых плёнок от подложки и последующего сворачивания их в пространственный объект. Технология названа в честь учёного работающего в Институте физики полупроводников СО РАН Виктора Яковлевича Принца, предложившего этот метод в 1995 году.
Изотопы бора — разновидности атомов (и ядер) химического элемента бора, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Период — строка периодической системы химических элементов, последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки.
Арго́новый ла́зер — ионный газовый лазер, который способен излучать свет с различными длинами волн в видимой и ультрафиолетовой областях. Это непрерывный лазер, мощность которого может достигать нескольких сотен Ватт.
Квазиуровень Ферми (Quasi Fermi level) — энергия, используемая в физике твёрдого тела как параметр распределения Ферми-Дирака при описании концентрации неравновесных носителей заряда в полупроводнике, которые вызваны освещением или электрическим током.
Спектр нейтронов — функция, описывающая распределение нейтронов по энергии. В реакторной технике и ядерной физике, выделяют несколько областей спектра энергии нейтронов...
Изотопы молибдена — разновидности атомов (и ядер) химического элемента молибдена, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Термоэлектри́ческие материа́лы — сплавы металлов или химические соединения, обладающие выраженными термоэлектрическими свойствами и применяемые в той или иной степени в современной промышленности. У термоэлектрических материалов три основных области применения — преобразование тепла в электричество (термоэлектрогенератор), термоэлектрическое охлаждение, измерение температур (от абсолютного нуля до тысяч градусов).
Изото́пы водоро́да — разновидности атомов (и ядер) химического элемента водорода, имеющие разное количество нейтронов в ядре. На данный момент известны 7 изотопов водорода.
Альтернативные периодические таблицы являются табличным представлением химических элементов, которое значительно отличаются от организации элементов в Периодической таблице Менделеева. В настоящее время различными авторами предложено множество вариантов, которые в основном нацелены на дидактическое преподнесение материала, так как не все корреляции между химическими элементами видны из стандартной Периодической системы.
Суперактино́иды (суперактини́ды, англ. superactinide) — гипотетически возможные химические элементы с атомными номерами 121 (унбиуний) — 157 (унпентсептий), у которых полностью заполнена 5g-оболочка. Группа суперактиноидов следует после сверхтяжёлых трансактиноидных элементов и располагается ниже группы лантаноидов и актиноидов в расширенной периодической таблице элементов. Теоретическое предположение о существовании таких элементов было упомянуто Г. Т. Сиборгом. Теории Острова стабильности и т...
Изотопы лютеция — разновидности химического элемента лютеция, имеющие разное количество нейтронов в ядре.
Ла́зерное ускоре́ние ио́нов — процесс ускорения ионного пучка с помощью сверхсильного лазерного излучения. Обычно процесс ускорения производится при облучении твердотельной мишени, однако существуют схемы ускорения ионов и в газовых мишенях. Наиболее перспективными считаются схемы ускорения приповерхностным слоем нагретых электронов и световым давлением. При помощи лазерного излучения были получены ионы с энергиями до 55 МэВ.
Катарометр , или детектор по теплопроводности (сокр. ДТП) — это универсальный детектор, весьма часто используемый в газовых хроматографах, в основе которого лежит принцип изменения сопротивления материалов от температуры. Согласно ГОСТ 17567, «катарометр» считается недопустимым термином, вместо этого предписывается использовать «детектор по теплопроводности».
При́месь — химический элемент, перешедший в состав сплава в процессе его производства как технологическая добавка или как составляющее шихтовых материалов.
Матричная изоляция (англ. matrix isolation) — экспериментальная методика, используемая в химии и физике для предотвращения взаимодействия активных частиц между собой и с окружающей средой путём помещения (погружения) их в инертную матрицу или улавливания их с помощью такой матрицы.
Вакуумная металлургия — собирательное название широкого круга металлургических операций, которые в целях получения высокой степени чистоты выходного продукта осуществляются в атмосфере очень низкого давления (в вакууме).
Фло́ккулы (от лат. floccus — «клочок»; ед. число фло́ккула или фло́ккул; также употребляется термин «хромосферные факелы») — волокнистые образования в хромосфере Солнца, имеющие бо́льшую яркость и плотность, чем окружающие их участки. Являются продолжением фотосферных факелов в хромосферу. Обычно находятся вблизи областей с сильными магнитными полями (активных областей), часто окружают солнечные пятна.
Электровзрыв (англ. electric explosion) — метод получения тонкодисперсных металлических, оксидных, нитридных и карбидных порошков с помощью электрического взрыва проводника (металлической проволоки диаметром 0,1-1,0 мм) при прохождении по нему мощного импульса тока длительностью 10-5-10-7 с и плотностью 104-106 А·мм-2.
Анализ металлов и сплавов решает аналитическими методами задачу определения элементного состава металлов и их сплавов. Главная цель — проверка сорта сплава или типа и композиционный анализ различных сплавов (количественный анализ).
Изото́пы бериллия — разновидности химического элемента бериллия, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Известны 12 изотопов бериллия.
Фотоэлектрохими́ческие яче́йки — разновидность солнечных батарей — предназначены для преобразования светового излучения (включая видимый свет) в электрическую энергию. Состоят из полупроводникового фотоанода и металлического катода, погружённых в электролит. Принцип действия основан на явлении внутреннего фотоэффекта.
Подробнее: Фотоэлектрохимическая ячейка
Редкоземе́льные магни́ты — сильные постоянные магниты, сделанные из сплавов редкоземельных элементов. Наиболее часто используемыми редкоземельными металлами, применяемыми в магнитах, являются неодим и самарий. Существует большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но чаще всего используются сплавы Nd2Fe14B и SmCo5.
Подробнее: Редкоземельный магнит
Подвешенный графен — графен, который не касается подложки, свободновисящая плёнка, которая удерживается только частично благодаря подложке или контактам.
Прото́нный распа́д (протонная эмиссия, протонная радиоактивность) — один из видов радиоактивного распада, при котором атомное ядро испускает протон.
Процесс нитрования (также известный как процесс Одда) — метод промышленного производства азотных удобрений, изобретённый Эрлингом Джонсоном в норвежском городе Оддо, в 1927 году.
Объёмный коэффициент (Formation Volume Factor, коэффициент объёмного расширения) газа/нефти/воды — отношение объёма газа/нефти/воды в пластовых условиях (в м³) к объёму газа/нефти/воды, приведённого к атмосферному давлению и температуре 20 °C, единица измерения — м³/м³.
Микролегирование — введение в металл или в сплав небольшого количества легирующих добавок, общая масса которых не должна превышать 0,1 % массы исходного металла или сплава. Применяется для улучшения эксплуатационных свойств конструкционных, жаропрочных, нержавеющих сталей, цветных сплавов и модификации параметров многих полупроводниковых материалов.
Электро́дный потенциа́л — ЭДС элемента, составленного из данного электрода и стандартного водородного электрода, электродный потенциал которого принят равным нулю. При этом знак электродного потенциала считают положительным, если в таком гальваническом элементе испытуемый электрод является катодом, и отрицательным, если испытуемый электрод является анодом. Необходимо отметить, что иногда электродный потенциал определяют как "разность потенциалов на границе электрод – раствор", т.е. считают его тождественным...
Изото́пы фто́ра — разновидности химического элемента фтора, имеющие разное количество нейтронов в ядре.
Газопроница́емость — свойство перегородок из твёрдого тела пропускать сквозь себя газ при разнице в давлении газа с разных сторон перегородки. В зависимости от природы перегородки, а также от величины разницы давлений выделяют три основных типа газопроницаемости: диффузионную, молекулярную эффузию, ламинарный поток.
Перлитное превращение - эвтектоидное превращение (распад) аустенита, происходящее ниже 727°С (по другим источникам 723°С) и заключающееся в одновременном зарождении и росте внутри аустенита (ɣ-фаза) двух новых фаз: феррита (ɑ-фаза) и цементита (Fe3C) имеющих пластинчатую форму. Схематически процесс описывается формулой...
Пневматическая ванна — простейший химический прибор для сбора газов, таких как водород, кислород и азот. Изобретена в середине XVIII века, в настоящее время используется преимущественно в учебных целях.
Сверхтвёрдые материа́лы — группа веществ, обладающих высочайшей твердостью, к которой относят материалы, твёрдость и износоустойчивость которых превышает твёрдость и износоустойчивость твёрдых сплавов на основе карбидов вольфрама и титана с кобальтовой связкой карбидотитановых сплавов на никель-молибденовой связке. Широко применяемые сверхтвердые материалы: электрокорунд, победит, оксид циркония, карбид кремния, карбид бора, боразон, диборид рения, алмаз. Сверхтвёрдые материалы часто применяются...
Ла́зерные материа́лы — вещества, которые используются в лазерах как активные среды. Лазерные материалы во многом определяют характеристики лазера: в первую очередь, длину волны его излучения и мощность, а также длительность импульса (для импульсных лазеров).
Арсени́д алюми́ния (AlAs) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия и мышьяка.
Три́тиевая вода ́ (сверхтяжёлая вода) — вода, в молекулах которой атомы протия (лёгкого водорода) замещены атомами трития (тяжёлого радиоактивного изотопа водорода). В чистой форме называется оксидом трития (T2O или 3H2O) или супертяжёлой водой. Из-за собственной радиоактивности чистый T2O имеет высокую коррозионную активность — при спонтанном бета-распаде трития в 3He происходит выделение атомарного кислорода. Кроме того из-за собственной радиоактивности происходит радиолиз воды с выделением трития...
Титанат стронция — кристалл с химической формулой SrTiO3, имеющий структуру перовскита. Встречается в природе в виде минерала таусонита (названного в честь Л. В. Таусона — советского геохимика).
Разряд на поверхностной волне , англ. Surface-wave-sustained plasmas (SWP) — форма газового разряда, возбуждаемого поверхностными электромагнитными волнами. Поверхностные электромагнитные волны, распространяющиеся вдоль границы плазмы могут ей эффективно поглощаться, поддерживая таким образом разряд. Разряд на поверхностной волне позволяет получать однородную плазму в объёме, поперечные размеры которых превосходят несколько длин волн возбуждающего излучения. Разряд на поверхностной волне не следует...
Реактор на бегущей волне (реактор-самоед, реактор Феоктистова) — теоретическая концепция ядерного реактора на быстрых нейтронах, работающего на уране-238 за счёт наработки из него плутония-239. Главное отличие идеи от других концепций реакторов-размножителей в том, что цепная реакция деления происходит не сразу во всей активной зоне реактора, а ограничена определённым участком, который с течением времени перемещается внутри этой зоны.
Конструкционные материалы — материалы, из которых изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.).
Поверхностная энергия , также свободная поверхностная энергия, поверхностная энергия Гиббса — термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц на поверхности раздела фаз с частицами каждой из контактирующих фаз. Другое определение поверхностной энергии — это потенциальная энергия, которая сосредоточена на межфазной поверхности (границе раздела фаз), необходимая для образования единицы площади поверхности. Является избыточной по сравнению с энергией в объёме...