---

Группа В59

гост

22720.2-77

Совета Министров СССР

с 01.01.79

о 01.0І.89

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. Общие требования к методу анализа—по ГОСТ 22720.0—77.

   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 * . *• ¹в

В, комплект установки входят: нейтронный генератор типа НГ-150, обеспечивающий поток нейтронов не менее 1—2- 10^инейтр./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~~

V^vо.с—^о.с

где т]о.с— массовая доля кислорода в образце сравнения, %;

т₀._Сгт_й.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 Х_ч,

Mo.с, Afa.о— показания монитора нейтронного потока образца сравнения и анализируемого образца, соответствен­но; •' ? ’ . ; . • ■ ■ ■' •' ; ' .'■.■■•

Фо.с/ Ф_а.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

Максимальный поток если предполагается кислорода 5-Ю^-5 —

. • ч

,_ь ’ •ь

• Таблица 1

^f Блоки .' ■
• 1

I ^т .

а

Тумблер, переключатель

Положение

*

Высоковольтное питание

F •

«Сеть»

«Выкл.»

I

- ФЭУ

«Высокое, напр.»

I

*

«Выкл.»

Устройство для измерения нейтрон­ного потока

«Сеть»

«Выкл.»

Одноканальные анализаторы

«Сеть»

Блок автоматического .управления ,

установкой • -

«Пневмопочта»

«Облучение»

«Травление»

«Фон»

. «Время травл.»

Компрессор

«Сеть»

1 ¹ ■

«Выкл.»

«Фон» «20 сек» «5 сек»

«Выкл.»

Вычислительное устройство ^1, . J

t

«Сеть» «Программа» « Ф о н »

«Выкл.» «1» «Фон.»

Блок экспрессного удаления поверх­ностных загрязнений ь

... I

«Сеть»

«Нагрев» ¹

«Выкл.»

«Выкл.»

•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. Про­верку настройки аппаратуры повторяют через каждый час работы установки. ‘ .

, - ' ... J *■ Ч - '

і ' .. . ■ . ■

л • - *

Ї ....

j ... ' , ' ’ ' ’ • _Л'

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

Вводят в ВУ константу Б, рассчитанную для анализируемого • образца с соответствующим коэффициентом К.

При анализе образцов все операции выполняют в той же по- ' следовательности, что и при проверке настройки'аппаратуры.

При массовой доле кислорода ^0,01 % включают блок экспрес­сного удаления поверхностных загрязнений. На контактном тер­мометре устанавливают необходимую температуру травления. На блоке автоматического управления устанавливают тумблер в по­ложение «С травлением»; переключатель «Время травления» уста­навливают в, нужную позицию и через 10 мин, необходимых для нагрева травителя, приступают к проведению анализа. После каж- > дого определения контролируют толщину удаленного слоя. Через два параллельных определения пересчитывают величину Б с уче­том новой массы образца.

. 5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

' I 'V ' .

’ *■ ' /

^S «4

ч

* - 5

Таблица 2

Массовая доля
кислорода,
о/
/о

Абсолютные

допускаемые
расхождения, %

., Массовая доля
кислорода,
. 70