эманационный метод

ЭМАНАЦИОННЫЙ МЕТОД

физ.-хим. метод исследования твердых тел, основанный на изучении их способности выделять (эманировать) в окружающую среду изотопы радиоактивного инертного газа радона (эманации). В изучаемый объект вводят пропиткой, соосаждением, сорбцией или др. путем микроколичество материнского радионуклида, при радиоактивном распаде которого образуются непосредственно или в результате ядерных реакций изотопы Rn. Обычно материнскими нуклидами служат ²²⁶Ra или ²²⁸Th. При α-распаде ²²⁶Ra образуется ²²²Rn (T_1/23,823 сут); превращение (T_1/2 55,6 с) приводит к образованию короткоживущего ²²⁰Rn, наз. часто тороном (см. радиоактивные ряды).

Образовавшиеся в твердом образце атомы радона переходят в окружающую газовую среду гл. обр. диффузионным путем (незначит. доля эманации покидает твердое тело за счет эффекта отдачи). Выделение эманации зависит от структуры твердого тела, уровня дефектности и т. п. факторов, определяющих скорость диффузии. Отношение числа атомов эманации, выделяющихся в единицу времени из твердого тела в окружающую среду, ко всем атомам эманации, образовавшимся в исследуемом теле за то же время вследствие радиоактивного распада материнского нуклида, наз. коэф. эманирования меняется от приблизительно 1 (для расплавов) до 0,01 и менее (для бездефектных монокристаллов).

Наилучшие результаты Э. м. обеспечивает, если материнский нуклид распределен гомогенно по всему объему исследуемого твердого образца. Количества материнского нуклида и образующегося инертного газа в образце ничтожно малы (менее 10⁻¹⁰–10⁻⁸ г), поэтому на физ.-химических свойствах изучаемого твердого материала их присутствие не сказывается. Атомы радона, образующиеся при α-распаде материнских ядер, не реагируют с окружающим веществом и остаются в химически не связанном состоянии.

На практике применение Э. м. обычно совмещают с термическим анализом, т. е. изучают эманирование при разных температурах. График зависимости от температуры получил назв. эманограммы. При эманационно-термич. методе важно, чтобы в твердом теле быстро устанавливалось равновесие между материнским нуклидом и эманацией; наиб. удобно с этой целью использовать торон (равновесие между тороном и ²²⁴Ra устанавливается за 8–10 мин). При получении эманограммы образец помещают в нагреваемый герметич. сосуд и потоком газа-носителя, проходящего над образцом, переносят выделяющуюся эманацию в блок детектирования, где количество выделившейся эманации определяют радиометрически.

При температурах хим. или фазовых (полиморфных) превращений наблюдается резкое возрастание (рис.). Так, острые максимумы на эманограмме гипса CaSO₄ х 2H₂O, отвечающие 130 и 180 °C, соответствуют двум стадиям его дегидратации. Широкий максимум в области температур 800–990 °C свидетельствует о превращении α и β-форм CaSO₄. По эманограмме судят о кинетике превращений, определяют температуры начала и окончания твердофазных реакций, определяют температуры стеклования полимеров, судят о суммарной дефектности твердого тела.

Кривая изменения с температурой коэф. эманирования торона ²²⁰Rn из гипса CaSO₄ х 2H₂O (e выражен в относит. единицах).

Возможности Э. м. могут быть расширены, если вместо радона использовать радиоактивные нуклиды ⁸⁵Kr и ¹³³Хе. В этом случае Кг или Xe вводят в изучаемый объект, помещая его в атмосферу, содержащую радиоактивный инертный газ; при воздействии на атмосферу излучением высокочастотного трансформатора Теслы ускоренные ионы инертных газов поступают в образец (метод Еха). При этом радиоактивные атомы проникают не на всю толщину образца, а только в его поверхностные слои, но во мн. случаях этого оказывается достаточно для получения информации о строении твердого тела.

Идея Э. м. была впервые высказана и реализована Л. С. Коловрат-Червинским в 1902, работавшим в лаборатории М. Склодовской-Кюри.

^{Лит.: Несмеянов А.Н., Радиохимия, 2 изд., М., 1978; Бадек В.,Тельдеши Ю., Эманацнонно-термический анализ, пер. с англ., М., 1986.}

_{С. С. Бердоносов}

Химическая энциклопедия

эманационный метод

Значения в других словарях