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【实战宝典】ICP-MS在核工业分析中是个什么地位?
小官人-闭关修炼中
2022/07/05
私聊
ICP-MS
问题描述:
ICP-MS
在核工业分析中是个什么地位?
解答:
从
ICP
作为物理现象出现到
ICP-MS
第一台商业仪器的诞生正好经历了约
100
年的时间,其间
ICP-OES
以其灵敏度高、精密度好、动态范围宽、干扰少、可多元素同时测定等优点而引起了分析技术的一场革命,同时
ICP-OES
的发展和应用为
ICP-MS
的研究打下了坚实的基础,从而使不到
20
年的时间就完成了从
ICP-OES
商业化到
ICP-MS
商业化的飞跃。
ICP-MS
与
ICP-AES
有着许多
“
遗传性
”
的相似之处,在
ICP-OES
上发展起来的样品引入方法可以不加改动地用于
ICP-MS
,但
ICP-MS
决不是
ICP-OES
的重复,
ICP-MS
不仅各项分析指标均超过
ICP-OES
,其与
ICP-OES
最大的不同是在元素浓度测量的同时可进行元素同位素比值测量(理论上
ICP-OES
也可进行同位素比值测量,由于同位素效应,元素各同位素之间的发射波长有差别,但差别很微小,将其区别开来对仪器的分辨率要求甚高,故
ICP-OES
测量同位素比值的研究极少),这使得
ICP-MS
在核工业的应用中具有无可替代的优势。
核活动中待分析的物质包括块状核材料、生产和去污过程中均匀及非均匀废物(即放射性和危险性废物或两种都有)、空气过滤器、土壤、地下水和地表水、生物样品和为进行内剂量检测而采集的人体组织或排泄物样品等。这些材料的放射水平变化很大,在一些核废物中超过
100
伦琴,在许多环境和生物测定样品中为本底水平。这些材料中确切的放射性同位素组分需要进行分析,以便于对产品质量、工作人员剂量、废物处理、反应堆压力容器与场址维修、去污和退役做出评估。
非放射性测量技术也在放射性核素测量中有所应用,如表面热电离质谱已应用于测定一些锕系元素的同位素组成,磷光光度法用于测定铀的总量。但一直以来放射性物质的分析主要还是依赖于测量放射性的技术,如
a
谱、
g
谱、闪烁计数和正比计数等。除了
g
谱外,这些技术一般都要进行复杂费时的化学分离,以减少或避免测定的干扰,尤其重要的是特定放射性核素的检出限与其半衰期有关,对长寿命核素很难得到最佳的检出限,需要较大的样品量和较长的计数时间。
长寿命核素如
239
Pu
和
235
U
在核时代中起重要的作用,即使核设施已经退役,这些核素的测量一样是非常重要的。但用于测定这些核素的分析方法已经发生重大的变化,正如上面所说的,放化分析需要的时间长,费用高,这刺激了新分析技术和方法的研究。目前已经研究了许多放化分析的替代方法,但测定放射性核素中最有前途的技术是
电感耦合等离子体质谱
(
ICP-MS
),
ICP-MS
在商业上已经应用了近
40
个年头,并且出现大量仪器性能和操作方法方面描述详尽的评述,系列综述和专著。尽管这方面的知识已经臻于成熟,但
ICP-MS
在放射性核素的例行测量方面的应用发展却相对滞后,不过在日本等发达国家的核技术研究机构,
ICP-MS
已经开始作为常规分析手段安装在许多实验室中,而不仅仅是分析化学实验室所独有的了。
目前在西方国家
ICP-MS
已广泛应用于核工业的各个生产环节,
DOE
环境管理局(
DOE-EM
)为进行核废物管理和核设施净化的初步研究,在
1995
财政年度收集了约
321,000
个样品,需要进行
910,000
次化学分析测定,由于持续的核燃料核材料生产和处理需要,实际上需要的分析比这还要多得多,这些样品的分析大多由
ICP-MS
完成。而在发展中国家这方面却正在起步阶段,尤其是在我国。由于核工业的特殊性,许多研究工作未能以公开形式发表,文献较难获得。
以上内容来自仪器信息网《
ICP-MS
实战宝典》
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