Aktivierungsanalytische Untersuchungen an standardisierten Eisenlegierungen. I

Mikrochimica Acta [Wien] 1971, 262--266 �9 by Springer-Verlag 1971

Aus dem Analytischen Institut der Universit/~t Wien und dem Chemie-Institut der Osterreichischen Studiengesellsehaft fiir Atomenergie, Reaktorzentrum

Seibersdorf

Aktivierungsanalytisehe Untersuchungen an standardisierten Eisenlegierungen. I

Q u a n t i t a t i v e V a n a d i n b e s t i m m u n g e n u n d q u a l i t a t i v e Ze r t i f i k a t s i i b e r p r i i f u n g

Von E. Gruber und It. 8orantin

~gIit 4 Abbildungen

(Eingegangen am 18. Dezember 1970)

Ein/iihrung

Die Neutronenaktivierungsanalyse hat sich in zunehmendem MaBe als Nachweis- und Bestimmungsmethode yon Spurenelementen bews Die Messung der erzeugten Radioaktivit//t erlolgt in den meisten F/~llen relativ gegen einen mitbestrahlten Standard. Die erreichbare Genauigkeit h/~ngt deshalb unter anderem davon ab, wie genau die im Standard enthaltene Menge des gesuchten Stoffes bekannt ist.

Da sich die Neutronenaktivierungsanalyse neben anderen Verfahren wie z .B. dem Spot-Test 1 oder dem spektrophotometrischen Weg mit verschiedenen organischen Reagenzien~, a auch gut zur Bestimmung yon Vanadin in Eisenlegierungen 4,5, Eisenmeteoriten 6 usw. eignet, lag es nahe, Referenzproben des ,,National Bureau of Standards, Washington" zu verwenden. In der vorliegenden Studie sollten zungchst einzelne Angaben der Analysenzertifikate yon

NBS-1138 Cast Steel 1 und

NBS-1140 Ductile Iron 1

auf aktivierungsanalytischem Wege iiberpriift werden.

Probenvorbereitung

Die beiden Eisenlegierungen lagen in Form kompakter Stiicke vor. Wegen ihrer aul3ergew6hnlichen H/~rte und Zghigkeit konnten sie nicht

Gruber u. a. : Untersuchungen an standardisierten Eisenlegierungen. I 263

wie iiblieh meehanisch zerkleinert werden, da der Werkzeugabrieb auf der Oberfl/~che der Spine haftete. Um daraus entstehende Verf~lschungen der Analysenergebnisse auszusehlieBen, wurden die Proben mit einer Funken- erosionsmaschine zerteilt.

Die erhattenen 0,2 bis 0,4 g schweren Stiicke wurden zur Entfernnng yon anhaftender 01kohle .mit Siliciumcar- bidpulver (0,03 cm Durchmesser) ab- gerieben, mit ranchender Salzs/iure (suprapur, Merck) abge/itzt nnd mit tridestilliertem Wasser und Alkohol abgespiilt. Die trockenen Proben und die Standards wurden anschlieBend in Poly/~thylens/~ckchen eingeschweiBt.

~Probe bzw. ~ondo.rd

"-----lu f tgef iillt er Po[yiithylenpo[ster

~ R o h r p o s t l i i u f e r

Abb. 1. Probenf ix ierung im Rohrpostl i tufer

Messungen Zur Vanadinbestimmung wur -

den die Proben nach einer Ab- kiihlzeit yon 1 Minute mit einem 3 x 3"-NaJ(T1)-Detektor in Ver- bindung mit einem 400-Ka- nal-ImpulshShenanalysator ge- messen. Um Totzeitverluste aus- schalten zu k6nnen, wurden in

Bestrahlung Die Aktivierung erfolgte in der

pneumatischen Rohrpost des ASTRA- Sehwimmbeckenreaktors der ()sterr. Studiengesellschaft fiir Atomenergie in Seibersdorf bei einem thermi- schen FluB yon 1013 n.cm-2.sek -1. Zur Sicherstellung reproduzierbarer Geometrie wurden die Proben mit Hilfe tines elastischen Luft- 10~ : Aktivitdt [impulse] polsters gegen den Liiuferdeckel gepreBt (Abb. 1). ,:,.,.,..

%"., ~ Standord Die Bestrahlungszeiten be- 10 ~,~,. * - * NBS-n38

trugen entweder 10 Sekunden % , '~i" =-.-* NBS-II/.O oder lOMinuten und wurden eben o wit der Tra. port der

Proben zu den MeBeinrichtungen 10~ 1 ~' ' * " ' ~ k~X automatisch iiberwacht, x

10J

I'o 2b 3'0 ~o ~o 6b Zeit nach Bestrohlungsende [Minuten]

Abb. 2. Abk l ingkurven yon Yanadin-52 in NBS-1138 und NBS-1140, gemessen bei 1,43 MeV

264 E. Gruber und H. Sorantin: [Mikrochim. Acta

AktJvitiit

Cu-64 5SO, O

As-7B 559.2

~2x

Sb-122

As-76 g$'7,0

Abb. 3.

Energie [kevJ

s~o 6o0 7~o 8~o

Ge(Li)-Spek%rum yon lgBS-1138 im :Energiebereich yon 450 bis 850 keV

Aktivit~it As-76

La-140

Sb-122 s63,q

Cu-64

As-76

500 600 700

La-lZ, O

A22_ 8oo

Energie IkeVI

Abb. 4. Ge(Li)-Sl0ektrum yon NJ~S-1140 im Energiebereich yon 450 bis 850 keV

Vorversuchen die Aktivi t /~ten yon P roben und S t anda rds aufe inander abges t immt .

1971/2] Untersuehungen an standardisierten Eisenlegierungen. I 265

Als MeggrSge wurde der 1,4336 MeV-Peak yon 5W herangezogen und die Impulsraten yon Proben und Standard alternierend je 1 Minute akkumuliert (Abb. 2).

Zur Bestimmung des Untergrundes wurde die Aktivit//t der Proben fiber 1/~ngere Zeit verfo]gt. Dabei wurden in ,,Cast Steel 1" auger den auf Grund des Zertifikates zu erwartenden Radionukliden noch ~6As durCh seine charakteristische Linie bei 559,2 keV und le~Sb durch seinen Peak bei 563,9 keV erkannt.

Im ,,Ductile Iron 1" konnte ebenfalls le2Sb sowie durch seine vie]en Peaks 14~ nachgewiesen werden.

Zur eindeutigen Identifizierung und Best//tigung der zus/~tzlich gefundenen Elemente wurden die Proben 1/~nger bestrahlt und mit einem Ge(Li)-Detektor die Spektren aufgenommen (Abb. 3 und 4).

Ein Vergleich der Peakfl/~ehen yon Proben und Standards ergab nach Abzug des Untergrundes die in Tabelle 1 wiedergegebenen Werte.

Tabellel. A n a l y s e n e r g e b n i s s e tier N B S - S t a n d a r d - P r o b e n

Probe NBS- Analysenresultat % Standard- Zertifikatswert ~o Vanadingehalt abweiehung (1 a) ~o Vanadin Mittelwert

NBS-1138 0,020 -L 0,005 0,0219 ~_ 0,0018 (Cast Steel 1)

NBS-1140 0,030 • 0,001 0,0287 =~ 0,0024 (Ductile Iron 1)

Diskussion

Die Abweichnngen der festgestellten Vanadingehalte vom Sollwert lagen bei + 9,5 bzw. - - 4 , 3 % . Sie sind teils auf unkompensierbare Totzeitdifferenzen, tells auf die MeBstatistik zurfickzufiihren.

In Probe NBS-1140 w/~re auBerdem noch eine St6rung dutch 2SA1 (1,780MeV) mSglich gewesen, dessen Compton-Kante im gleichen Energiebereich wie der 52V-Peak liegt. Nach einer Abkfihlzeit yon 1 Minute blieb der Aktivitgtsbeitrag yon 2SA1 zur 5W-Aktivit/~t unter 1 ~o.

Eine Beeinflussung dutch andere kurzlebige Nuklide wurde nicht beobachtet. Ebenso interferieren die zus/~tzlieh aufgefundenen Legierungs- bestandteile Arsen und Lanthan bei Kurzzeitbestrahlungen nicht.

AbschlieBend kann daher festgestellt werden, dal3 NBS-Standards als Referenzproben fiir die Neutronenaktivierungsanalyse herangezogen werden kSnnen, falls a]le aktivierungsanalytisch erfaBbaren ]~estandteile bekannt sind.

266 Gruber u . a . : Untersuchungen an s tandardis ier ten Eisenlegierungen. I

Danksagung

I t e r r n Prof. Dr. F. Hecht, Vors t and des AnMyt isehen In s t i t u t e s der Univers i tg t Wien und Mitgl ied der IUPAC-Commiss ion V. 7 , ,Analy t ica l i~adioehemis t ry and Nuclear Materials", sowie I t e r r n Dipl . - Ing. Dr. H. Bildstein, Lei te r des Chemie- Ins t i tu tes der SGAE, sei fiir ihre Unte r s t i i t zung der Arbe i t gedankt .

Zusammenfassung

I n zwei s t andard i s i e r t en Legierungen, uud zwar in NBS-1138 Cast Steel 1 und NBS-1140 Duct i le I ron 1, wurde Vanad in mi t Hilfe der Neut ronenak t iv ie rungsanMyse und der Gamma- Spek t rome t r i e zerst6rungs- frei bes t immt .

Bei den Vorversuchen zur Opt imie rung der MeBbedingungen wurden auBer den in den provisor ischen Zer t i f ika ten angegebenen E lemen ten in NBS-1138 zusgtzl ieh noeh Arsen und Ant imon, in NBS-1140 A n t i m o n und L a n t h a n quMita t iv naehgewiesen.

Summary Activation Analytical Studies o] Standardized Iron Alloys. I

Vanadium was determined without interference by means of neutron- activation analysis and gamma spectrometry in two standardized alloys, namely in NBS-1138 Cast Steel 1 and NBS-1140 Ductile Iron 1. In the preliminary trials for determining the opt imation of the measurement conditions the presence of arsenic and ant imony was established qual i tat ively in addition to the elements s tated provisionally in the certificate describing NB S-1138, and likewise ant imony and lanthanum were found in the NB S 1140.

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