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Use of radioactive isotopes in studying the spatial distribution of elements in direct current Arc plasma during spectrochemical determination of impurities in uranium

1959; Pergamon Press; Volume: 4; Issue: 3-4 Linguagem: Francês

10.1016/0020-708x(59)90191-7

1878-1284

E.E. Vainstein, Yu.I. Belyaev,

Advanced Materials Characterization Techniques

Radioactive tracers were first used for experimental investigation of the longitudinal distribution of elements in the plasma of a d.c. arc. Active isotope distribution in the plasma was recorded in γ-rays by means of a pin-hole camera. The spatial distribution of atoms of various elements in the plasma of a d.c. arc was proved to be different and to depend essentially on their volatility at the temperature of the source which has set in during the experiment. The causes of the effect of the carrier on the sensitivity of spectrochemical determination of impurities in uranium have been ascertained. A symmetrical dome-like distribution of the atoms in the arc space with a sharp maximum in the centre in characteristic of the carrier, irrespective of the method of its introduction into the analytical gap of the arc. Its presence in the sample does not result in any change in the velocity of feeding impurities into the arc plasma. The carrier affects only the distribution of the elements in the analytical gap of the source and brings about forced concentration of impurities in the central region of the plasma in accordance with carrier distribution. This accounts for a reduced removal of the impurity atoms from the discharge zone. The effect of the carrier in determining impurities in uranium is not of a selective nature. It may be considerably reduced through the presence of large amounts of elements in the sample with a spatial atom distribution differing from that of the carrier. Radioaktive Indikatoren wurden erstmalig für die Untersuchung der Longitudinalverteilung von Elementen im Plasma des Gleichstrombogens verwendet. Die Verteilung der aktiven Isotopen wurde mit Hilfe ihrer γ-Strahlung und mittels Lochcamera festgestellt. Es wurde gezeigt, dass die räumliche Verteilung im Plasma des Gleichstrombogens für verschiedene Elemente verschieden ist und wesentlich von deren Flüchtigkeit bei der während des Versuches herrschenden Temperatur abhängt. Die Ursachen für den Einfluss des Trägers and die Empfindlichkeit der spektrochemischen Bestimmung der Verunreinigung des Urans wurde festgestellt. Für den Träger charakteristisch ist eine symmetrische, kuppelförmige Verteilung der Atome im Gebiet des Lichtbogens mit einem scharfen Maximum in der Mitte, unabhängig von der Methode nach welcher der Träger in die analytische Lücke in den Bogen eingebracht wurde. Seine Gegenwart in der Probe verursacht keineswegs eine Veränderung der Geschwindigkeit mit welcher die Verunreinigungen in das Plasma des Bogens transportiert werden. Der Träger beeinflusst lediglich die Verteilung der Elemente im analytischen Spalt der Quelle und verusacht eine starke Konzentrierung der Verunreinigungen im mittleren Teil des Plasma in Übereinstimmung mit der Trägerverteilung. Dies ist die Ursache für einen langsamen Abtransport der Fremdatome aus der Entladungszone. Der Einfluss des Trägers auf die Bestimmung der Verunreinigungen im Uran ist nicht selektiv und kann bedeutend herabgesetzt werden, wenn in der Probe Elemente vorhanden sind, deren räumliche Verteilung von der des Trägers stark verschieden ist. L'emploi des indicateurs radioactifs servit d'abord pour l'examen expérimental de la distribution longitudinale des éléments dans le plasma d'un arc à courant directe. La distribution isotopique active dans le plasma fut enregistrée en rayons γ au moyen d'une chambre noire à ouverture minuscule. On démontra que la distribution en escape des atomes des différents éléments dans le plasma d'un tel arc différait selon les éléments, dépendent au fond de leur volatilité à la température de la source qui s'est établie pendant l'expérience. On a reconnu les causes de l'effet du porteur sur la sensibilité du dosage spectrochimique des impuretés dans l'uranium. Une distribution symmétrique en forme de coupole dans l'espace de l'arc, ayant un maximum net au milieu, est typique du porteur, quelle que soit la méthode de son introduction dans l'espace analytique de l'arc. Son existence dans l'échantillon ne donne aucun changement dans la vitesse d'alimentation des impuretés dans le plasma de l'arc. Le porieur n'influence rien que la distribution des éléments dans l'espace analytique de la source et produit une concentration artificielle d'impuretés dans la région centrale du plasma selon la distribution du porteur. Ceci explique une diminution de la vitesse d'enlèvement des atomes d'impuretés hors de la zone de décharge. L'effet du porteur dans le dosage des impuretés dans l'uranium n'a aucun caractère sélectif. Il peut se diminuer de beaucoup par la présence de grandes quantités d'éléments dans l'échantillon ayant une distribution atomique en espace différente à celle du porteur. C пoмoшью paдиoaктивныч индикaтopoв впepвыe пpoвeдeнo экcпepимeнтaльнoe иccлeдoвaниe pacпpeдeлeния элeмeнтoв б плaзмe дyги пocтoяннoгo тoкa. Pacпpeдeлeниe aктивнoгo изoтoпa в плaзмe фoтoгpaфиpoвaлocь c пoмoщью кaмepы-oбcкыpы. Пoкaзaнo, чтo пpocтpaнcтвeннoe pacпpeдeлeниe aтoмoв paзличныч элeмeнтoв в плaзмe дyги пocтoяннoгo тoкa нe oдинaкoвo и зaвиcит в пepвyю oчepeдь oт ич лeтyчecти пpи тoй тeмпapaтype, кoтopaя ycтaнaвaeтcя в иcтoчникe в ycлoвияч пpoвeдeния aнaлиzcy;a. Bыяcнeны пpичины влияния ⪡нocитeля⪢ нa чyвcтвитeльнocть cпeктpaльнoгo oпpeдeлeния пpимeceй в ypaнe. Heзaвиcимo oт cпocoбa ввeдeния в мeждyэлeктpoдный пpoмeжyтoк ⪡Hocитeль⪢ чapaктepизyeтcя cиммeтpичным кyпoлooбpaзным pacпpeдeлeниeм aтoмoв в пpocтpaнcтвe дyти c pe зким мaкcимyмoм в цeнтpe. Eгo пpиcyтcтвиe в пpoбe нe пpивoдит к измeнeнию cкopocти пocтyплeния пpимeceй в плaзмy. ⪡Hocитeль⪢ влияeт лищь нa pacпpeдeлeниe элeмeнтoв в мeжэлeктpoднoм пpoмeжyткe иcтoчннкa и пpивoдит к ич пpинyдитeльнoй кoнцeнтpaции в цeнтpaльнoй oблacти плaзмы в cooтвeтcтвии co cвoим pacпpeдeлeниeм. Блaгoдapя этoмy пpoиcчoдит yмeньшeниe cтeпeни вынoca aтoмoв пpимeceй из зoны paзpядa. Дeйcтвиe ⪡нocитeля⪢ пpи oпpeдeлeнии пpимeceй в ypaнe нe имeeт ceлeктивнoгo чapaктepa. Oнo мoжeт быть знaчитeльнo yмeньшeнo пpиcyтcтвиeм в пpoбe бoльшич кoличecтв элeмeнтoв c иным, чeм y ⪡нocитeля⪢, пpocтpaнcтвeнным pacпpeдeлeниeм aтoмoв.