ارزیابی پارامترهای مؤثر بر کاهش انحراف جرم به منظور افزایش صحت در تجزیه‌ی ایزوتوپی اورانیم به وسیله‌ی طیف‌سنجی جرمی زمان پرواز پلاسمای جفت شده‌ی القایی (ICP-TOF-MS)

نویسندگان

1 شرکت سوخت رآکتورهای هسته ای، صندوق پستی: 43551-14376، اصفهان ـ ایران

2 پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

صحت اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپی در تمام دستگاه‌های طیف‌سنج جرمی پلاسمای جفت شده‌ی القایی به دلیل وجود پدیده‌ی انحراف جرم تحت تأثیر قرار می‌گیرد. انحراف جرم بیان‌گر اختلاف در نسبت‌سنجی ایزوتوپی اندازه‌گیری شده با مقدار حقیقی است. در این پژوهش علاوه بر معرفی کامل این پدیده، نقاط به وجود آورنده‌ی آن شامل پلاسما، محدوده‌ی پتانسیل‌های لنزهای یونی و آشکارساز بررسی شده است. تأثیر غلظت گونه‌ی اورانیم، میدان الکتریکی در پشت مخروط دوم، تغییرات ولتاژ آشکارساز، توان مصرف شده در پلاسما و سرعت جریان ورود نمونه بر روی انحراف جرم نشان داده شده است. براساس نتایج و مقادیر بهینه‌ی به دست آمده، در یک محیط آبی بدون مزاحمت، کم‌ترین انحراف جرم (خطای نسبی %3/0-) برای نسبت‌سنجی ایزوتوپی عنصر اورانیم با مقدار انحراف معیار نسبی %2/1 در غلظت mg/L 3/0 هنگامی حاصل شد که ولتاژ لنزهای یونی 1 و 2 در دستگاه طیف‌سنج جرمی زمان پرواز پلاسمای جفت شده‌ی القایی به ترتیب 700- و 550- ولت بود و دستگاه با پلاسمای با توان 1000 وات، نرخ جریان نمونه‌ی ml/min 78/0 و با ولتاژ آشکارسازی 2450- ولت، تنظیم شده بود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Effective Parameters in Mass Bias for Increase of Accuracy in Isotopic Analysis of Uranium by ICP-TOF-MS

نویسندگان [English]

  • Javad Yazdani 1
  • Masoud Agha Hosseini 1
  • Mohammadreza Rezvanianzadeh 2
  • Rasoul Sayari 1
چکیده [English]

The accuracy of isotopic compositions measurement is affected by all the ICP-MS instruments because of the phenomenon known as mass bias, where it is defined as difference between the measured and true values in an isotopic analysis. This research has introduced mass bias and also evaluated the effective parameters including concentration of uranium, electrical field behind the second or skimmer cone, detector voltage, plasma power and nebulizer flow. The least mass bias with a relative error -0.3% for the isotopic analysis of uranium results in aqueous media without interference of the matrix with 1.2% RSD of 0.3 mg/L concentration, while the voltages of ion lens 1 and 2 in the ICP-TOF-MS were -700V and -550V, respectively. The instrument was set in the plasma power of 1000 watts, nebulizer flow of 0.78 ml/min, and the detector voltage of -2450V.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mass Bias
  • ICP-TOF-MS
  • Isotopic Analysis

1. M. Simon, Nelms (Ed.), ICP Mass Spectroscopy Handbook, Blackwell, CRC Press (2005) 58-62.

2. A. Montaser, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Wiley-VCH, New York (1998) 421-501.

3. L.A. Allen, Evaluation of Isotopic Analysis, Anal Chem. 69 (1997) 2384-2391.

4. D.J. Douglas, (Ed. A. Montaser), ICP-MS, Principal and Applications, Wiley-VCH, New York (1998) 503-588.

5. T.F.D. Mason, Ph.D. Thesis, Imperial College London (2003).

6. P.H. Dawson (Ed), Analysis with ICP-MS, Elsevier, Amsterdam (1976) 143.

7. R. Thomas, Practical Guide to ICP-MS, Marcel Dekker, Maryland, USA (2004).

8. ASTM C1474, Standard Test Method for Analysis of Isotopic Composition of Uranium in Nuclear-Grade Fuel Material by Quadrupole Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (2010).

9. F. Vanhaecke, P. Degryse, Isotopic Analysis; Fundamentals and Applications Using ICP-MS, WILEY-VCH (2012).

10. H.P. Longerich, Heavy Metal Isotopic Analysis, Spectrochim Acta, 42B (1987) 39-48.

11. M. Simon, Nelms (Ed.), ICP Mass Spectroscopy Handbook, Blackwell, CRC Press (2005) 163-164.