Редкие металлы и сплавы на их основе. Метод определения кислорода

УДК 66?.85/.86 : S46.21.06 : 006.354

РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ / * ■ .

Метод определения кислорода
Rare metals and their alloys.
Method for the determination of oxygen
Постановлением Государственного комитета стандартов от 29 сентября 1977 г. № 2341 срок введения установлен
Проверен в 1983 г. Постановлением Госстандарта от 27.07.83 № 3511 срок действия продлен
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на редкие металлы и сплавы на их основе, в которых содержание фтора, бора и есте­ственно радиоактивных изотопов в сумме не превышает содержа­ния кислорода более чем в два раза, и устанавливает нейтронно­активационный метод определения кислорода (при кассовой доле•
кислорода от 5-10-5% и более). < .
В основу метода положена ядерная реакция 16О (п, р) 16М протекающая при облучении анализируемого образца быстрыми нейтронами с энергией 14,5 МэВ. При распаде образовавшегося радиоизотопа 16N, период полураспада 7,14 с, происходит испуска­
ние электронов ш гамма-квантов высокой энергии, что позволяет проводить идентификацию 16N в присутствии других радиоизото­пов. Содержание кислорода определяют сравнением активности
анализируемого образца с активностью образца сравнения.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1 fc ' / ' '
1.1. Общие требования к методу анализа—по ГОСТ 22720.0—77.
1.2. При массовой доле кислорода в анализируемом образце >0,01 % анализ выполняют без снятия поверхностного слоя метал­ла после облучения; при массовой доле кислорода ^0,01 % анализ выполняют с обязательным удалением поверхностного слоя ана­лизируемого образца после его облучения с целью исключения влияния поверхностных загрязнений на результат анализа.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
f f
Переиздание. Ноябрь 1983 г.
' - •‘ ■ • '• - -> . і -
• -• . у - Ч •. . < ,

~ 2. АППАРАТУРА, МАТЕРИ АЛЫ И РЕАКТИВЫ

>
7 і ' ’ ■
"Установка «Гиредмет С-2081» для нейтронно-активационного -определения,. кислорода (черт? 1).- Допускается другая Аппаратура, не уступающая по основным аналитическим параметрам (воспро- • изводимость, предел Обнаружения’ величина фона) указанной ус­тановке. . ' " 1 / •
/
I

1—нейтронный генератор НГ-150; 2—пневмопровод транспортной си­стемы с загрузочно-разгрузочным устройством;' 3—блок экспрессного * снятия поверхностных загрязнений; 4—детектор для измерения ак­тивности анализируемого-образца "и образца сравнения; , 5—измери­тельная аппаратура с многоканальным анализатором; 5—вычислитель­ное устройство (ВУ); 7—-блок автоматического управления установкой; ' ' 5—монитор нейтронного . потока; 9—устройство для измерения пото­ка нейтронов; 10—детектор устройства для измерения потока нейтронов

Черт. 1 * . *• 1 в
В, комплект установки входят: нейтронный генератор типа НГ-150, обеспечивающий поток нейтронов не менее 1—2- 10инейтр./с; система пневмотранспортная (ПТС), включающая блок об­лучения, обеспечивающий плотность потока нейтронов с энер­гией 14,5 МэВ до 1—2-Ю10 нейтр./см?-с, пневмопровод и загрузоч­но-разгрузочное устройство для вывода образца из пневмопровода; блок экспрессного удаления поверхностных загрязнений анализи­руемого образца; детектор для измерения активности анализиру­емого образца и образца сравнения; измерительную аппаратуру: три одноканальных анализатора с пересчетными приборами ТІП-9—2М; многоканальный анализатор с числом каналов не ме­нее 128 (например, АИ-128); вычислительное устройство (ВУ); блок автоматического управления установкой; детектор для мони­торирования нейтронного потока; устройство для измерения пото­ка нейтронов.
Источник радиоактивный 60Со (ОСГИ).
.Набор образцов сравнения из титана в виде цилиндров диа­метром от (6 ±0,2) до (30+1,0) мм и высотой от (4±0,1) до (10±0,5) мм с шагом по диаметру 2 мм и по высоте 1 мм (каждо­го размера не менее 5 шт.) или аналогичные по размерам образцы
сравнения из полиметилметакрилата. * >
Генератор НГ-150 устанавливают в помещении, обеспечиваю­щем радиационную безопасность. К НГ-150 примыкает блок об­лучения, соединенный пневмопроводом с загрузочно-разгрузочным устройством, расположенным в аналитическом помещении вне ра­сположения НГ-150. ПТС выполняет задачу транспортирования самораскрывающейся. капсулы с образцом от загрузочно-разгру­зочного устройства к блоку облучения и обратно за время не бо­лее 2—3 с. ПТС воспроизводит условия и геометрию облучения анализируемого образца и образца сравнения, производит автома- / тическое вскрытие капсулы и извлечение облученного образца с.- направлением его в блок для экспрессного удаления поверхност­ных загрязнений с порледующей установкой образца в детектор для регистрации наведенной активности. Подача образцов в пози­цию облучения производится последовательно по пневмопроводу нтс.
Блок для удалёния поверхностных загрязнений обеспечивает в течение 2,5—7,5 с стравливание слоя металла от долей микромет­ра до десятков микрометра.
Измерение активности облученного образца осуществляется с помощью двух сцинтилляционных блоков с «’кристалла ми Nai (ТІ)
диаметром 150 мм и высотой 100 мм, помещенных в свинцовую’ защиту толщиной 50 мм. Сигналы с детекторов подаются на два

тором для мониторирования нейтронного потока, который необхо­дим для измерения потока нейтронов с энергией 14,5 МэВ при
последовательном облучении образца сравнения и анализируемо­го образца.
В'У производит вычисление по заданному алгоритму и выдает результат анализа на световое табло. Вычисление массовой доли кислорода в анализируемом образце (т]а.о) в процентах произво­дится автоматически по формуле
„ 11о-с(Уа.о—Фа
7м ф~~
Vv о.с—^о.с
где т]о.с— массовая доля кислорода в образце сравнения, %;
т0.Сг тй.о— масса образца сравнения и анализируемого образца, 1 ч соответственно, г; -
М>.с, Na.o — число импульсов от образца сравнения и анализиру­емого образца, соответственно^
Стр. 4 ГОСТ 22720.2—77 ’г Хч,
Mo.с, Afa.о— показания монитора нейтронного потока образца сравнения и анализируемого образца, соответствен­но; •' ? ’ . ; . • ■ ■ ■' •' ; ' .'■.■■•
Фо.с/ Фа.о — фон при измерении сигнала от образца сравнения и анализируемого образца, соответственно;
К —- коэффициент, учитывающий различие самопоглоще- ния квантов в анализируемом образце и образце сравнения. '
Величину Б = п 0 ■с- - -вводят в память ВУ перед анализом, ^а.о
Блок автоматического управления ■ установкой имеет устройство, задающее время облучения (10—20 с), травления (2,5—7,5 с), из­мерения активности и фона (20 с) и обеспечивающее совместно с ВУ автоматический режим анализа.
Устройство’для измерения, потока нейтронов представляет со­бой детектор, расположенный у/мишени НГ, соединенный с от­дельным одноканальным 'анализатором, и предназначено для не­прерывного контроля потока нейтронов с. энергией 14,5 МэВ.
Весы аналитические.
Кислота азотная по ГОСТ‘4461—77, ч. д/а.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, ч. д. а. . '
~ Кислота серная по ГОСТ 4204—77, ч. д. а.
. Кислота фтористоводородная (плавиковая кислота) по ГОСТ 10484—78, ч. д. а.
Ацетон по ГОСТ 2603—79.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300—72. 1

•навливают оптимальный режимГ работы НГ. нейтронов должен быть 1—2-1011 нейтр./с, анализировать образцы с массовой долей —Ь10-4%.' ' '
Стр. 6 ГОСТ 22720.2—77 w * *
*!■—! ■»■■■» i.i IX ■■■■III. IBU і —
. положение линии 1,17 МэВ бРСо в 60 канале — при использовании 512-канального анализатора и положение линии 1,17 МэВ в 15 ка- , нале при 128-канальном анализаторе.
Загружают в капсулу пневмопочты образец сравнения. -Нажа­тием кнопки «Пуск» на блоке автоматического управления уста­новкой посылают капсулу на облучение (положение образца конт­ролируется-по световому табло: «Пуск к НГ», «Облучение», «Пуск к детекторам», «Травление», «Измерение»). После поступления облученного образца сравнения в детектор отмечают маркером анализатора положение верхнего уровня дискриминации, соответ­ствующего верхней границе фотопика 7,11 МэВ. Затем облучают анализируемый образец и через 1 мин после окончания облучения, устанавливают положение нижнего уровня дискриминации, соот- '. ветствующего верхней границе аппаратурного у-спектра материа­ла анализируемого образца. Увеличивают «Усиление грубо» в два раза, подают на в.у>д «Сопл», анализатора «Выход дискримина- ■ тора» и вращением ручек «Нижний -уровень», «Верхний уровень» . устанавливают, выбранные уровни дискриминации на обоих одно­канальных дискриминаторах. Возвращают ручки «Усиление грубо» в исходное положение. Открывают на 20 с заслонку НГ, после че­го устанавливают уровни дискриминации спектра монитора нейт­ронного потока таким образом, чтобы отношение активность/фон монитора составляло не менее 10.
Если анализ ведут с удалением поверхностного, слоя образца после облучения (п. Г.2), подбирают травитель, обеспечивающий скорость травления не менее 0,6 мкм/с. Заливают 3 л травителя в,_ емкость блока удаления поверхностных загрязнений.
3.3. Проверка . правильности . настройки а.пп а-' р а ту р ы
Проверяют правильность настройки измерительной аппарату­ры. Для этого используют два образца сравнения одинакового раз­мера, но с разным содержанием кислорода. Анализируют их, при­нимая условно один за образец сравнения, другой — за анализи­руемый образец. ■ • ; '
Вводят в вычислительное устройство константу Б, см. разд. 2 (при проверке настройки коэффициент А = 1).
Загружают один из образцов сравнения в капсулу пневмопро- . вода и нажимают кнопку «Пуск к НГ». После окончания програм­мы и появления на цифровом табло ВУ результата загружают второй образец сравнения и посылают на облучение. Записывают результат определения, переводят тумблер «Программа» в поло­жение «II», нажшмают кнопку «Ноль ВУ» и снова облучают вто­рой образец сравнения. Если два полученных результата откло­няются по абсолютной величине от известного содержания кисло­рода в образце сравнения не более чем на V2 величины допускае­мого расхождения для содержания ^кислорода в образце сравне- 40 • ■ •
ния, настройка аппаратуры считается правильной. Если данное условие не выполняется, вновь повторяют настройку аппаратуры. Фон при анализе не должен превышать 50 нмп. на 20 с. Про­верк