Физико-химические эффекты при альфа-спектрометрическом определении изотопов радия с использованием тонкослойных плоских сорбентов на основе диоксида марганца

Abstract

Тонкослойные плоские сорбенты на основе диоксида марганца на полимерных пленках, позволяющие совмещать в одну стадию выделение радия и формирование тонкого счетного образца, используют в альфа-спектрометрическом определении изотопов радия. В работе было исследовано применение таких сорбентов, синтезированных на пленках полиэтилена и триацетатцеллюлозы (ТАЦ). Было показано, что в случае сорбента MnO2-ТАЦ со сплошным слоем диоксида марганца толщиной порядка 0.45 мкм при увеличении времени сорбции радия происходило уширение альфа-пиков, которое можно связать с диффузией радия вглубь слоя диоксида марганца. Дополнительные эксперименты подтвердили диффузионный характер уширения альфа-пиков и показали, что диффузия происходит по границам зерен фазы диоксида марганца. На трех природных изотопах радия (Ra-226, Ra-224, Ra-223) показано, что эффект эманации изотопов радона может привести к существенным ошибкам в интерпретации альфа-спектров как за счет нарушения равновесия между радием и его дочерними продуктами распада, так и за счет загрязнения детектора изотопами радона.

Flat thin-layer sorbents based on manganese dioxide coated on polymer films are used in alpha spectrometry determination of radium isotopes because they allow combining radium separation and thin counting source preparation. In this study application of these sorbents based on polyethylene and cellulose triacetate (CTA) films was investigated. It was shown that in the case of MnO2-CTA sorbent with a continuous 0.45-μm thick layer of manganese dioxide an increase of width of alpha peaks was observed with increasing sorption time, which can be explained by radium diffusion into the depth of the manganese dioxide layer. Additional experiments confirmed the diffusion process as the cause of increasing alpha peaks width and showed that diffusion occurred at the borders of manganese dioxide grains. The experiments with different natural radium isotopes (Ra-226, Ra-224, Ra-223) showed that the effect of radon emanation from the sorbents’ surface can result in significant errors in interpretation and treatment of the alpha spectra due to disturbed equilibrium between a radium isotope and its daughter decay products as well as possible contamination of the alpha detector by radon isotopes.