【国家标准(GB)】 单标准点体质谱法铀同位素分析

UDC669.833:543.5
中华人民共和国国家标准
GB/T13701--92
单标准气体质谱法铀同位素分析Isotopic analysis of uranium by single-standardgas mass-spectrometer method1992-09-29发布
1993-08-01实施
国家技术监督局发布
中华人民共和国国家标准
单标准气体质谱法轴同位素分析Isotopic analysis of uranium by single-standardgas mass-spectrometer method1主题内容与适用范围
GB/T13701—92
本标准规定了单标准气体质谱法UF。同位素分析的方法和步骤。本标准适用于六氟化铀样品铀同位素丰度和丰度比的测量。采用合适的标样，该方法可用于铀-235所有丰度范围的样品的任何同位素的分析。本标准也适用于钳同位素分离研究中分离系数的测定。2方法提要
2.1选一个丰度与待测样品相近的标样，按样品一标样一样品序列连续交替进样。用双接收器或多接收器方法对UF，离子进行比较测量，由测得的样品和标样的同位素丰度比的比值α和已知标样同位素丰度比R求得样品的同位素丰度比R，进而可计算样品各同位素的丰度。2.2这种测量应该对记忆效应进行修正，记忆因子由标准样品对的测量确定3仪器设备
3.1质谱计
3.1.1质谱计点与功能
3.1.1.1采用电子轰击型离子源，其灵敏度应高于进入离子源3X105个UF。分了在接收极收集到一个UFs+离子。
3.1.1.2·分辨可在一定范围内调节，应在300以上。3.1.1.3接收器应是双接收极或多接收极，要比较的同位素的离子束应同时打在各狭缝中央。用法拉弟简接收，在测量区段仪器灵敏度范围内应观察不到二次电子和二次离子信号。3.1.1.4测量系统应包括有两个以上的静电计和放大器，有补偿测量或比率测量系统，配有记录仪和打印机。该系统灵敏度要在1X10-15A，信噪比大于3000，同位素摩尔丰度比可读到0.0001。3.1.1.5进样系统应具备两个以上的独立支路，最好各路有单独的节流阀，进样漏道可调，能控制流量和压力。该系统应耐腐蚀，能抽高低真空。3.1.1.6保证分子束进样，记忆因M应在1.003左右，不超过1.02。3.1.1.7真空系统保证分析室低于1×10-5Pa，离子源区低于6.6×10-5Pa，进样时真空无变化。4分析步骤
4.1铀同位素标样的准备
4.1.1对铀-235任何丰度样品的分析，都需要一个标准样品，样品和标样之间同位素丰度比的差别应小于10%。
国家技术监督局1992-09-29批准1993-08-01实施
GB/T13701-92
4.1.2同位素工作标准要由国家级标准标定。4.1.3记忆效应的修正由标准样品对的测量确定。标准样品对的同位素丰度比差别在20%左右。4.1.4如果选用两个合适的工作标准做标准对，需按4.1.4.1~4.1.4.3确定标准样品对的丰度比的比值a。
4.1.4.1把样品对中丰度较高的标准样A数克UF。转化成U.Os，称取一定量铀-235较大贫化的第三标准样C的氧化物与该U,O：混合，使混合物与标准对中丰度较低者标准样B的同位素组成很接近。4.1.4.2将混合物处理后再转化成UFs4.1.4.3把混合物同标准样B进行比较测量，并计算出标准样品对A、B的比值αAB。4.1.5也可采用其他等效办法确定记忆因子M。4.2样品处理
4.2.1.取足够量的样品X和标样S，把取样器连结在进样系统的相应接头上。*4.2.2打开进样系统阀门抽真空，并分别进行检漏。4.2.3配-80~～-60℃冷冻液，套在取样器上。4.2.4冷冻几分钟后打开取样器阀门，抽去空气和其他挥发杂质，然后关上取样器阀门。4.2.5移去冷冻液，解冻取样器，待恢复到室温后，进样检查净化效果。4.2.6如还有明显杂质存在，可重复4.2.3~4.2.5操作。4.2.7标样和样品净化程序相同，净化程度应该一致。4.3仪器准备
4.3-1离子源、分析室、静电计室和进样系统建立相应真空。4.3.2操作相应阀门，把样品放入进样管线，开节流阀，逐渐调漏道，调磁流或高压，用较灵敏的放大器在灵敏档寻找最强同位素的UF。离子峰。4.3.3在一定进样量下，调离子源电参数，调离子源小磁铁，调分析器，调接收器，以获取较高灵敏度和较好峰形。
4.3.4观测峰形、铀峰分辨、丰度灵敏度和抽降速度，观察本底。4.3.5进样，调磁流或高压使UF各同位素离子束分别打在各狭缝中央。4.3.6微机要做好相应准备，选好程序。4.3.7按4.4.2测量标准样品对，检查仪器，如α值偏差是在测量误差范围内，仪器准备完毕。否则，要根据实际情况重新调试仪器。
4.4测量
4.4.1对于分析，最短的序列是X-S-X，其中，X和S分别表示进待测样品和进标准样品。根据需要可适当扩展这个序列，不过应注意，序列的开始和最后应当是进同一样品，为使样品一标样之间平衡稳定，开始的予备性进样应不取数据。进样、测量和反抽要定时。在每次数据取完至下一次进样之前要对进样管线和离子源抽真空。仪器状态对电离、聚焦和测量有影响，所以一组测量中仪器状态不应改变。4.4.2测量步骤
4.4.2.1检查零点。进样品X，使离子流在5%之内达予定值，待离子流稳定后，测量并获取数据。4.4.2.2停止进样，反抽样品X。4.4.2.3进标样S，与待测样品4.4.2.1~4.4.2.2操作相同。4.4.2.4根据需要重复4.4.2.1~4.4.2.3若干次，扩大测量序列，得一组观测值αa。求平均得ao，根据精度要求决定测量组数。
4.4.3其他同位素丰度比的测量与同位素铀-235对铀-238的丰度比测量相同。4.4.4同位素铀-234和铀-236也可用单束法与铀-235进行比较测量。4.4.5对于铀-235丰度大于50%的样品分析，应考虑狭缝、高阻和补偿功能的调整。4.4.6浓缩样品对的测量，不需要标样，其过程与4.4.2相同。2
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4.4.7标准样品对的测量与样品测量相同，需要定期测定。对于同位素铀-234和铀-236可采用-235的记忆因子进行近似修正。
5．计算
5.1按式(1)计算两个样品之间同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比的比的观测值αg。ai=Rxa/Roi/ =KX,/KS,=X;/S,
式中：Rxai
一样品同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比的第i个观测值；Ri———标样同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比的第i个观测值；K—仪器常数；
（1）)
X，—按4.4.2.14.4.2.4得到的样品的同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比的第i个读数；S
-按4.4.2.1～4.4.2.4得到的标样同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比的第i个读数。多次交替进样，按表1给出一组αi，求平均得αo。表1原始数据表
(X+X2)/2
(X2+X)/2
(X:+X)/2
(X+X)/2
5.2按式（2)计算记忆因子M：
(S1+S2)/2
(Sa+Sa)/2
(Sa+S)/2
M=(ag-1)/(aso—1)
式中：α——标准样品对铀-235对铀-238摩尔丰度比的比的实际值标准样品对铂-235对钳-238摩尔丰度比的比的观测值。5.3按式（3)修正观测值α即求实际的α值：a-Ma,-M+
式中：M—按5.2得到的记忆因子，o
一按5.1得到的摩尔丰度比的比的观测值。co
·（2）
（3）
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5.4按式（4)计算样品同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比Rs：R=aR.
式中：α——-按5.3修正后的样品和标样同位素铀-235对-238摩尔丰度比的比值；R
一已知标样的同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比。5.5按式（5）计算样品同位素铀-235对铺-238重量丰度比RxwRxw(Ag3s/A238)Rx
式中：A235——同位素铀-235的原子量A238--同位素铀-238的原子量；Rx—按5.4得到的样品同位素铀-235对铀-238摩尔丰度比。5.6按式(6)计算样品同位素铺-235摩尔丰度Cs：C,=Rss/(R+R5g+R+1)
式中：R48—-按5.4相同计算得到的样品同位素铺-234对铀-238摩尔丰度比；Rss按5.4计算得到的样品同位素铀-235对钳-238的摩尔丰度比；R6—按5.4相同计算得到的样品同位素铀-236对铀-238摩尔半度比。5.7按式（7)计算样品同位素铺-235的重量丰度CsW：CwAgasR/(AzaaRu+AzRsa+AzR+Aa)式中：A231--同位素铀-234的原子量；A236同位素铀-236的原子量；
（4）
（5）
+-*(6)
其他符号同前。
5.8其他同位素丰度的计算与同位素铀-235丰度计算相同；其他同位素丰度比的计算与同位素铀-235对铀-238的丰度比计算相同。
5.9分离系数~或β的计算与两个样品同位素丰度比的比值的计算相同。6可靠性
6.1用本方法进行铀同位素分析，其不确定度取决于质谱计性能、标样水平和操作状况。对于给定的仪器，测量精度还与样品同位素丰度范围有关。多年来各实验室对于-235天然丰度以上样品的主同位素分析表明，置信度为95%，各种性能质谱计的单次测量相对标准偏差从±0.02%至土0.3%。6.2四个实验室在不同质谱计上，对同一样品进行比对测量，给出该方法的重复性为土0.1%，再现性为士0.1%。考虑到实际分析中还在使用一些性能低于比对所用的仪器，故该方法的重复性和再现性应分别为士0.2%和±0.3%。
附加说明：
本标准由中国核工业总公司提出。GB/T13701—92
本标准由核工业理化工程研究院负责起草。本标主要起草人黄玉山。
本标准参照美国试验与材料协会标准ASTMC761《单标准质谱法同位素分析》。（京）新登字023号
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中国标准出版社出版
(北京复外三里河）
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开本880×12301/16印张1/2字数90001993年3月第一版1993年3月第一次印刷印数1-2000
书号：155066·1-9294
定价0.70元
标目208--25
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