1、13701 92 Isotopic analysis of uranium by single-standard gas mass-spectrometer method G/T 11: /、气UDC 669. 833 543. 5 F 46 1993-08-01实施1992-09-29发布发布局E草委主圭支才运盟主毛中华人民共和国标准标气体谱法同位素分析Isotopic analysis of uranium by singl standard gas mass-spectrometer method 主题内容与适本标准规定了单标准气体质谱法UF，铀同位素分析的方法和步骤。GB/T 1370
2、1-92 本标准适用于六氟化铀样品铀岗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岗位素的分析。本标准也适用于铀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UF5+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和己知标样同位素幸度比R.求得样品的同位素丰度比儿，进而可计算样品各岗位素的丰度。2.2 这种测量应该对记忆效应进行修正，记忆因子由标准祥品对的测量确定。3 3.1 质谱计3. 1. 1 质谱计特点与功能3.1.1.1 采用电子轰击型离
3、子源，其灵敏度应高于进入离子源3X105个UF，分于在接收极收集到一个UF，+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。用法拉弟筒接收，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O.000 1。3. 1-1- 5 进祥系统应具备两个以上的独立文路，最好各路有单独的节流阀，进样漏道可调，能
4、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，记忆因子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1X10-Pa，离子源区低于6.6X 10-Pa，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，样品和标祥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1 一句十一一 GB/T 13701-92 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
5、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U308称取一定量铀235较大贫化的第三标准祥C的氧化物与该U308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UF，o4. 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的比值础。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
6、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 C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，然后关上取祥器阀门。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. 34. 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
7、找最强同位素的UF5+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，满分析器，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UFJ备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 J月l量4. 4. 1 对于分析，最短的序列是x-s-x，其中，x和5分别表示进待测祥品和进标准样品。根据需要可适当扩展这个序列，不过应注意，
8、序列的开始和最后应当是进同一样品，为使样品标祥之间平衡稳定，开始的予备性进样应不取数据。进祥、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祥管线和离子源拙真空。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。4.2 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. 2.14. 4. 2. 2操作相同。.4.4.2.4 根据需要重复4.4. 2.14. 4. 2. 3若干次，扩大测量序列，得一组观测值比。求平均得龟，根据精度要求决定
9、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。GB/T 13701-92 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可采用铀-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岛。i= Rxoi/R剧/= K
10、X;/KS, = X;/S, 式中:Rxoi一-样品向位素铀235对铀238摩尔丰度比的第1个观测值;R!lOi一-标样同位素铀235对铀238摩尔丰度比的第i个观测值gk 仪器常数p. ( 1 ) X，-按4.4. 2.14. 4. 2. 4得到的样品的向位素铺235对铀238摩尔丰度比的第1个读数;S，-按4.4. 2.14. 4. 2. 4得到的标样同位素铀235对铀238摩尔丰度比的第1个读数。多次交替进样，按表1给出一组，求平均得吨。表1原始数据表X, S, q品X主(X,+X,)/2 S, X, (S, +S,) /2 . (X，十X，)/2S, X, (S ,+S,)/2 . (
11、X，十X，)/2S, 0; X, (S,+S,)/2 。s(X,+X,)/2 S, 。7X, , 5.2 按式(2)计算记忆因子M M = (a, -1)/(凡1)-( 2 ) 式中:民标准样品对铀-235对铀2部摩尔丰度比的比的实际值，a一-标准样品对铀235对铀238摩尔丰度比的比的观测值。5.3 按式(3)修正观测值。即求实际的值.= Mao - M+ 1 . ( 3 ) 式中:M一一按5.2得到的记忆因子;。一一按5.1得到的摩尔丰度比的比的观测值。3 一一甲、 G/T 13701-92 5.4 按式(4)计算样品同位素铀235对铀一238摩尔丰度比R，: Rx=R， . .( 4 )
12、 式中:一一按5.3修正后的样品和标样同位素铀-235对铀238摩尔丰度比的比值;R , 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对铀238重量丰度比Rxw:Rxw = (A235/ A238)Rx 式中:A235 同位素铀235的原子量;A23S-同位素铀238的原子量FRx一一按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)计算样品向位素锦235摩尔丰度C5: C, = R55/(R十R58+ R68 + 1) 式中2R一按5.4相同计算得到的样品同位素铀234对铀238摩尔丰度比;R一按5.4计算得到的样品同位素铀-
13、235对铀238的摩尔丰度比;R一一按5.4相同计算得到的样品岗位素铀-236对蚀238摩尔主度比。5. 7 按式(7)计算样品向位素蚀235的重量丰度CSW!Csw = AZS5RJs/ (A:mR48 + AZ35RS8 + AZ3SRS8 + AZ38) 式中，A23，-同位素铀-234的原子量，A236一一一同位素铀236的原子量;其他符号向前。. ( 5 ) . ( 6 ) . ( 7 ) 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
14、6. 1 用本方法进行铀同位素分析，其不确定度取决于质谱汁性能、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铀-235天然丰度以上样品的主同位素分析表明，EE信度为95%.各种性能质谱计的单次测量相对标准偏差从土0.02%至土0.3%。6.2 四个实验室在不同质谱汁上，对同样品进行比对测量，给出该方法的重复性为士0.1%，再现性为土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%和士。37404 GB/T 附加说明2本标准由中囡核工业总公司提出。本标准由核工业理化工程研究院负责起草。本标准主要起草人黄玉山。13701-92 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儿4 一一一一-._-._- (京)新登字023号中华人民共和国国家标准单标准气体质谱法铀罔位素分析GB/T 13701-92 4畸中国标准出版社出版(北京复外三里河)中国标准出版社北京印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印持开本880X1230 1/16 印张1/2字数9000 1993年3月第一版1993年3月第一次印刷印数1一2000 书号，155066 1-9294 定价0.70元晤标目20825
