Analytik von Elementspuren in Meerwasser. III

Zusammenfassung Ausgehend von der Problematik der modernen Elementspurenanalytik von Meerwasser wird aufgezeigt, daß die Neutronenaktivierungsanalyse auf Grund ihrer inneren Struktur zur Überprüfung von anderen Meerwasser-Analysenverfahren — insbesondere von solchen, die an Bord von Forschungsschiffen zum Einsatz kommen — geeignet ist. Dazu ist allerdings die Lösung bestimmter Probleme notwendig. An Hand der bei der Aktivierung von Meersalz auftretenden Matrixeffekte wird gezeigt, daß die rein instrumentelle Anwendung der Neutronenaktivierungsanalyse in dem hier betrachteten Zusammenhang für eine begrenzte Anzahl von Elementen durchaus imstande ist, wertvolle Dienste zu leisten. Für eine Erweiterung des Spektrums der erfaßbaren Elemente ist allerdings die frühzeitige Abtrennung der von den Matrixelementen herrührenden Aktivitäten erforderlich. Hierzu wird ein spurenanalytisch bewertetes Trennverfahren vorgestellt, das die selektive Abtrennung der störenden Matrixaktivitäten erlaubt. Nach dem Abklingen von ³⁸Cl werden ²⁴Na/⁴²K durch Adsorption an speziell hergestelltem, hydratisierten Sb₂O₅ (HAP) mit hohen Dekontaminationsfaktoren separiert. Als problematisch erwies sich die anzuschließende ^80/82Br-Dekontamination auf der Basis einer Extraktion mit CCl₄. Während der Bestrahlung reagieren die im Meersalz vorliegenden Bromide mit organischem Material zu schwer extrahierbaren Species, so daß dadurch die ^80/82Br-Dekontamination unbefriedigend bleibt und die Nachweisgrenze der Elementspuren limitiert wird. Ein Zusatz von I^– vor der Bestrahlung unterbindet diese Reaktion und führt auch für ^80/82Br zu den erforderlichen Dekontaminationsfaktoren.Die mit dem entwickelten Verfahren zu erreichenden Nachweisgrenzen für die neutronenaktivierungsanalytische Bestimmung der Elementspuren wurden experimentell ermittelt und hinsichtlich der geplanten Anwendung in einer heißen Zelle für effektivere Bestrahlungsbedingungen hochgerechnet. Eine Gegenüberstellung dieser Daten mit Elementspurengehalten in Meerwasser verdeutlicht die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.Herrn Prof. Dr. E. Blasius, meinem verehrten Lehrer, zum 60. Geburtstag gewidmet     

Determination of chromium, iron and cobalt in high-purity niobium by radiochemical neutron activation analysis

Summary Chromium, iron and cobalt were determined in niobium by radiochemical neutron activation analysis. The main steps of the technique involved the irradiation of the samples in a medium or high-flux reactor, the post-irradiation decontamination of the sample surface, a two-step separation procedure based on anion-exchange from HF and HCl medium, and counting the separated indicator radionuclides with a well-type NaI-detector. For a 42-day irradiation at a thermal neutron flux of 8×10¹³ n cm^–2 s^–1 and a sample weight of 100 mg, the limits of detection are: 10 ppt for chromium, 1.5 ppb for iron and 4 ppt for cobalt. The results obtained by this technique are compared with data obtained by radiochemical proton activation analysis and atomic absorption spectrometry.

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Bestimmung von Chrom, Eisen und Cobalt in hochreinem Niob durch radiochemische Neutronenaktivierungsanalyse

Zusammenfassung Die Hauptschritte der Methode sind die Bestrahlung der Probe in einem Mittel- oder Hochflußreaktor, eine anschließende Oberflächendekontamination und die spezifische Abtrennung der Indicatorradionuklide mittels Anionaustausch aus Flußsäure- und Salzsäure-Medium, sowie die Messung der Radionuklid-Fraktionen mit einem Natriumjodid-Detektor.Für eine 42tägige Bestrahlung mit Reaktorneutronen bei einem thermischen Fluß von 8×10¹³ n cm^–2 s^–1 konnte bei einem Probengewicht von 100 mg für Chrom eine Nachweisgrenze von 10 ppt, für Eisen von 1,5 ppb und für Cobalt von 4 ppt erreicht werden.Die mit dem Verfahren erhaltenen Ergebnisse werden mit denen der radiochemischen Protonenaktivierungsanalyse und der Atomabsorptions-Spektrometrie verglichen.

     

Bestimmung des Urangehaltes von Erzproben durch Neutronenaktivierung

Zusammenfassung Zur aktivierungsanalytischen Bestimmung von Uran in Erzen werden die Proben 5 h bei einer Neutronenflußdichte von 5,4 · 10⁹ s^–1 cm^–2 bestrahlt und nach 48 h die Aktivität -spektroskopisch mit Hilfe eines Ge-Li-Detektors gemessen. Zur Messung dienten die 228 und 277 keV-Gammalinien von Np-239. Die Ergebnisse zeigen gute Übereinstimmung mit den nach anderen Methoden erhaltenen.Wir danken der Urangesellschaft Frankfurt (Main) für die Bereitstellung der Uranerzproben sowie für die Übermittlung der Ergebnisse nach den anderen Analysenmethoden.     

Problems in the determination of chromium in biological materials. Comparison of flameless atomic absorption spectrometry and neutron activation analysis

Summary The effects of sample preparation on the analysis of chromium in biological matter have been investigated using brewer's yeast as a test material. The apparent chromium content of the yeast as determined by flameless atomic absorption spectrometry was significantly higher after destruction of the organic matter with HNO₃ in a closed pressure vessel than after wet-ashing in open vessels and after direct introduction of the sample into the graphite furnace. The results obtained by neutron activation analysis without any sample preparation, which corresponded to the atomic absorption values after digestion in the pressure vessel, showed that considerable errors arise in the other methods of sample treatment. Chromium analyses of dried and ashed yeast suggest that losses of volatile organic chromium compounds may occur during heating.

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Probleme bei der Chrombestimmung in biologischem Material. Vergleich der Bestimmung durch flammenlose AAS und Neutronenaktivierung

Zusammenfassung Die Einflüsse der Probenvorbereitung auf die Analyse von Chrom in biologischen Materialien wurden am Beispiel der Bierhefe untersucht. Bei Anwendung der flammenlosen Atomabsorptionsspektrometrie wurden nach der Zerstörung der organischen Substanz mit HNO₃ in einem geschlossenen Druckgefäß signifikant höhere Chromkonzentrationen gefunden als nach der Naßveraschung in offenen Gefäßen und nach direkter Eingabe der Proben in die Graphitrohrküvette. Aus dem Vergleich mit den bei der Neutronenaktivierungsanalyse ohne Probenvorbehandlung erhaltenen Ergebnissen, die den Atomabsorptions-Werten nach der Naßveraschung im Druckgefäß entsprachen, ist ersichtlich, daß bei den anderen Methoden der Probenvorbereitung beträchtliche Fehler auftreten. Die Chromanalysen von getrockneten und veraschten Hefeproben lassen vermuten, daß beim Erhitzen Verluste durch leichtflüchtige organische Chromverbindungen entstehen.

     

Determination of rare earth element distribution patterns in rocks and minerals by neutron-activation analysis

Summary A routine procedure for determining eleven of the fourteen naturally occurring rare earth elements (REE) in rocks and minerals is described. Following thermal neutron activation the samples are decomposed, in the presence of REE carriers, by fusion with Na₂O₂. The REE are separated as a group using a gel removal technique for silica and a conventional hydroxide-fluoride cycle. The REE concentrates are then counted with a high resolution Ge(Li) spectrometer system. Chemical yields are determined by reirradiation and counting of the carrier.The high precision and accuracy of the technique have been proven through replicate analyses and through analyses of the U.S. Geological Survey standard rock, W-1. The technique, with slight modifications, has been tested to date on more than a hundred rock and mineral samples. Experience has shown that the eleven REE determined by this technique more than adequately describe the total distribution patterns for the REE in naturally occurring samples.

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Neutronenaktivierungsanalytische Bestimmung der Verteilung der Seltenen Erden in Gesteinen und Mineralien

Zusammenfassung Ein Routineverfahren für die Bestimmung von 11 Elementen der Seltenen Erden in natürlich vorkommenden Mineralien und Gesteinen wird beschrieben. Die Proben werden mit thermischen Neutronen bestrahlt und anschließend die Substanzen nach Zusatz von Trägerelementen (Seltene Erden) mit, Na₂O₂ aufgeschlossen. Die Seltenen Erden werden dann als Gruppe mittels eines Hydroxid-Fluorid-Trennverfahrens isoliert. Silicium wird als Gel abgetrennt. Die Messung der Aktivitäten in den Lanthanidenkonzentraten erfolgt mit einer Ge(Li) Gamma-Spektrometer-Meßanordnung hoher Auflösung. Die bei der chemischen Abtrennung der Seltenen Erden erzielte Ausbeute wird anschließend durch Bestrahlung der Anreicherungsprodukte und Messung der Aktivitäten der Trägerelemente bestimmt.Die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Methode wurde durch die mehrfache Analysierung bestimmter Proben und von Standardgesteinen (z.B. W-1) geprüft. Mit leichten Änderungen wurde das Verfahren an über 100 Gesteins- und Mineralproben erprobt. Es hat sich gezeigt, daß mit den 11 durch Neutronenaktivierung quantitativ bestimmten Seltenen Erden die Verteilung dieser Elementgruppe in natürlich vorkommenden Mineralien und Gesteinen hinreichend gut beschrieben werden kann.

Presented at 3. Seminar Aktivierungsanalyse, Kernforschungszentrum Karlsruhe, May 30/31, 1972.     

Bestimmung von Fluor in Knochen durch Neutronen- und Photonenaktivierungsanalyse

Zusammenfassung Im Rahmen eines Methodenvergleiches wurde der Fluorgehalt identischer Knochenproben durch Neutronen (NAA)- und Photonen (PAA)-Aktivierungsanalyse untersucht. Nach Optimierung der Bestrahlungs- und Me\bedingungen ergibt sich als Nachweisgrenze bei der NAA 3,9 g und bei der PAA 0,3 g. Diese Nachweisgrenzen sind ausreichend, um in einer Knochenbiopsie der Masse 50 mg den minimal zu erwartenden Fluorgehalt von 200 ppm quantitativ zu bestimmen. Der Analysenfehler betrÄgt in diesem Fall bei der NAA ±15% und bei der PAA ±25%. Der Zeitaufwand für die Analyse einer Einzelprobe betrÄgt 1 min (NAA) bzw. 4 h (PAA). Die Regressionsanalyse ergibt einen Korrelationskoeffizienten von 0,96.

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Determination of fluorine in bones by means of neutron and photon activation analysis

For comparison of the two methods the fluorine content was determined in identical bone samples. After optimization of the irradiation and measuring conditions the detection limit was found to be 3.9 g for NAA and 0.3 g for PAA. Both detection limits are sufficient for the quantitative determination of the minimum expected value of 200 ppm fluorine in a bone biopsy sample of 50 mg. In this case the analytical error is ±15% for NAA and ±25% for PAA, respectively. The time necessary for the analysis of a single sample is 1 min (NAA) or 4 h (PAA). The regression analysis yields a correlation coefficient of 0.96.

     

Spurenelementbestimmung in Luftstaubproben mittels Neutronenaktivierung

Zusammenfassung Die Neutronenaktivierungsanalyse kann zur Bestimmung von Spurenelementen in Luftstaubproben auch bei Sammelzeiten von nur wenigen Stunden vorteilhaft eingesetzt werden. Für die Sammeltechnik haben sich Cellulose-Papierfilter als besonders spurenarm erwiesen. Für die meisten Elemente sind die Abscheidegrade befriedigend. In einer Reaktor-Kurzzeitbestrahlung von ca. 1 min können die Elemente Se, V, Al, Mg, Br, Cl, In, Mn, in einer nachgeschalteten Langzeitbestrahlung von ca. 1 Tag die Elemente Na, K, Cu, As, W, La, Cd, Au, Sb, Sm, Ca, Fe, Co, Zn, Cr, Sc quantitativ analysiert werden. Im Kernforschungszentrum Karlsruhe und an der Autobahn Karlsruhe—Bruchsal wurden Luftstaubkonzentrationen für die Elemente Se, V, Br, Mn, Cu, As, Zn, Fe, Co ermittelt. Erhöhte Werte an der Autobahn wurden lediglich für Brom gefunden. Blei, mit Atomabsorption bestimmt, verhält sich analog wie Brom.Zu danken ist Herrn Prof. C. Keller, der die Durchführung der Bleianalysen mittels Atomabsorption im Institut für Radiochemie der GfK Karlsruhe ermöglicht hat.     

Square-wave polarographic determination of traces of copper in water

Summary A square-wave polarograph [3] has been used to determine trace amounts of copper in potable water and in Iowa River water. By using a combination of sodium chloride (1.0 M) and perchloric acid (0.07 M) as a supporting electrolyte under acidic conditions (pH<1), 2 ppb copper could be determined in the samples without and with preconcentration. Copper in the samples was determined with reproducibility of ± 0.13 ppb and so this technique is more reliable than a more used determination of complex salts by atomic absorptionspectrophotometry.

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Bestimmung von Spuren Kupfer in Wasser durch Square-Wave-Polarographie

Zusammenfassung Ein früher [3] beschriebener Square-Wave-Polarograph wurde zur Spurenbestimmung von Kupfer in Trink- und Flußwasser (Iowa River) benutzt. Der verwendete Grundelektrolyt war 1,0 M an NaCl und 0,07 M an HClO₄ (pH<1). Noch 2 ppb Cu konnten mit und ohne Vorkonzentrierung bestimmt werden. Die Reproduzierbarkeit war ± 0,13 ppb. Das Verfahren ist zuverlässiger als die Bestimmung über Komplexsalze durch Atomabsorptionsspektrophotometrie.

One of the authors wishes to thank Prof. Dr. F. Duke for the acception at the University of Iowa and Prof. Dr. B. Teak for the discussion.     

Charakterisierung von Lebensmitteln durch Spurenelementanalyse

Ohne Zusammenfassung

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Characterisation of food by trace element analysis

     

Neutronenaktivierungsanalytische Bestimmungen von Quecksilbergehalten in diversen Fischproben und anderen biologischen Materialien

Zusammenfassung Quecksilbergehlte in verschiedenartigen Fischproben und anderen biologischen Materialien wurden durch die Neutronenaktivierungsanalyse über das Hg-197 bestimmt. Ein in der Literatur beschriebenes Verfahren diente unter Ausnutzung der Flüchtigkeit von Quecksilber(II)-chlorid und der leichten elektrolytischen Abscheidbarkeit des Quecksilbermetalls der unumgänglichen Isolierung der Quecksilberaktivität. Die durch diese Methode nicht bewirkte, jedoch notwendige Abtrennung vom gewöhnlich anwesenden Au-198 wurde durch Verflüchtigung des Quecksilbers als Metall erreicht. Bedenklich hohe Gehalte an Quecksilber ließen sich in einigen japanischen Thunfischkonserven sowie in Weißfischen des Rheins nachweisen.Frau M. Friedrich danken wir für ihre wertvolle Mithilfe bei der Durchführung dieser Arbeit.     

Anion-exchange separation and spectrophotometric determination of cobalt in sea water

Summary Traces of cobalt in sea water have been preconcentrated by anion-exchange from acidified sea water in the presence of thiocyanate. Cobalt adsorbed on the resin column is stripped by elution with 2 M perchloric acid. Accompanying iron is removed subsequently by anion-exchange from 6 M hydrochloric acid medium. Cobalt in the eluate is determined spectrophotometrically with 4-(2-pyridylazo)resorcinol in the presence of EDTA and potassium cyanide. The anion-exchange — PAR method allows to determine cobalt very selectively in sea as well as non-saline waters on a 2 l sample basis. The method gives a coefficient of variation of ca. 10% at a cobalt level of 0.1–0.2 g per liter.

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Spektralphotometrische Bestimmung von Kobalt in Meerwasser nach Abtrennung durch Anionenaustausch

Zusammenfassung Kobaltspuren in Meerwasser wurden angereichert durch Behandlung des angesÄuerten Wassers mit einem stark basischen Anionenaustauscher in Gegenwart von Thiocyanat. Adsorbiertes Kobalt wird mit 2 M PerchlorsÄure abgelöst. Eisen wird anschlie\end durch Anionenaustausch aus 6 M salzsaurer Lösung entfernt. Kobalt wird im Eluat spektralphotometrisch mit 4-(2-Pyridylazo)resorcin in Gegenwart von ÄDTA und KCN bestimmt. Das Verfahren gestattet eine selektive Kobaltbestimmung in Meerund Sü\wasser bei Verwendung von 2 l-Proben. Der Variationskoeffizient betrÄgt etwa 10% bei 0,1–0,2 g Co/l.

     

Methods, problems and trends of standardization in multielement reactor neutron activation analysis

Summary Features, advantages and drawbacks of the standardization methods (relative, absolute and comparator ones) generally applied in multielement instrumental reactor neutron activation analysis are reviewed. In connection with the applicability of the absolute method, reliability of available nuclear data is discussed in view of recent compilations.

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Methoden, Probleme und Trends der Standardisierung bei der Multielement-Neutronenaktivierungsanalyse mit Reaktorneutronen

Zusammenfassung Ein Überblick wird gegeben über die Merkmale, Vor- und Nachteile der verschiedenen Standardisierungsmethoden (relativ, absolut und Komparator-Methoden), die bei der instrumentellen Multielement-Neutronenaktivierungsanalyse mit Reaktorneutronen allgemein gebräuchlich sind. Im Zusammenhang mit der Anwendbarkeit der Absolut-Methode wird die Zuverlässigkeit von vorhandenen nuklearen Daten in der Sicht neuer Kompilationen diskutiert.

     

Bestimmung von Platin in borhaltigen Gl?sern mit Hilfe der Neutronenaktivierungsanalyse

Zusammenfassung Die Aktivierungsanalyse ist die einzige Methode, mit der Platinmengen im Konzentrationsbereich unter 1 ppm erfaßt werden können. Wegen der hohen Aktivität der Matrix erfolgte die Bestimmung über ¹⁹⁹Au, das Tochterprodukt des 31 min ¹⁹⁹Pt, das mit seiner Halbwertszeit von 3,15 d ausreichend Zeit für eine chemische Abtrennung bietet. Ein Verfahren, das mit tragbarem Zeitaufwand den Aufschluß des Glases und die Abtrennung des Goldes ermöglicht, wurde ausgearbeitet. Da die hohen Borgehalte vieler Gläser eine starke Neutronenselbstabschirmung bedingen, wurde der Einfluß der Selbstabschirmung in Abhängigkeit von Matrix und Borgehalt sowie die Möglichkeit zu ihrer Verminderung untersucht. — Nach dem beschriebenen Verfahren konnten Platingehalte bis zu 0,1 ppm erfaßt werden.Vortrag anläßlich der Tagung Spurenanalyse, 2. bis 5. April 1973 in Erlangen.     

Combined anion-exchange separation and spectrophotometric determination of traces of titanium in sea water

Summary Traces of titanium in sea water have been preconcentrated by anion-exchange from acidified samples in the presence of thiocyanate. Titanium adsorbs strongly on a column of Amberlite CG 400 (SCN^–) and can be stripped easily by elution with 2 M hydrochloric acid — 1.5% hydrogen peroxide solution. Titanium in the effluent is determined spectrophotometrically with diantipyrylmethane as colour reagent. The combined method allows to determine traces of titanium very selectively and sensitively in sea water as well as non-saline water on a 41 sample basis. The method yields a coefficient of variation of 7% at a titanium level of 0.4 g per l.

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Kombinierte Anionenaustauscher-Trennung und spektralphotometrische Bestimmung von Titanspuren in Meerwasser

Zusammenfassung Titanspuren wurden in Gegenwart von Thiocyanat durch Anionenaustausch aus der angesäuerten Probe angereichert. Titan wird an Amberlite CG 400 (SCN^–) stark adsorbiert und kann durch Elution mit 2M HCl — 1,5% H₂O₂ leicht abgelöst werden. Im Eluat wird es spektralphotometrisch mit Diantipyrylmethan bestimmt. Die kombinierte Methode gestattet eine selektive und empfindliche Bestimmung in einer 41-Probe von Meer- oder auch Süßwasser. Für einen Gehalt von 0,4 g Ti/l beträgt der Variationskoeffizient 7%.

     

Selective spectrographic determination of trace elements in pure copper

Summary For the determination of various trace elements with the globule-arc technique a method is used where individual shutters are employed in front of the film plane of the spectrograph. The shutters are automatically operated by a conventional tape reader. It permits to optimate the sensitivity in tracing various elements as the analytical lines are registered only at maximum vaporization and excitation. Further it is possible to eliminate coincidence of some lines by using one shutter for each element to be determined. In the analysis a 2m ARL grating spectrograph with photographic registration is used. A sample of 1 g is placed on a carrier electrode of copper. Graphite is used as counter electrode. The sample is melted in a 9 A continuous direct current arc. The total time of exposure is 240 s.

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Selektive spektrographische Bestimmung von Elementspuren in reinem Kupfer

Zusammenfassung Zur Bestimmung von Elementspuren in Kupfer mit der Kugelbogenmethode werden individuelle Blenden vor der Filmebene des Spektrographen verwendet, die automatisch durch ein konventionelles Lochstreifengerät gesteuert werden. Dadurch wird eine optimale Empfindlichkeit für jedes Element erzielt, da die Analysenlinien nur bei maximaler Verdampfung und Anregung aufgenommen werden. Außerdem werden Koinzidenzen vermieden, da für jedes Element eine Blende verwendet wird. Zur Anwendung kommt ein 2m ARL Gitterspektrograph mit photographischer Registrierung. Eine 1 g-Probe wird auf eine Trägerelektrode aus Kupfer gegeben, wobei Graphit als Gegenelektrode dient. Die Probe wird in einem kontinuierlichen Gleichstrombogen von 9 A geschmolzen. Die Gesamtbelichtungszeit beträgt 240 s.

     

Determination of iron in ultrapure water by atomic absorption spectroscopy

Summary Beside ionic impurities, DI water contains non-ionic compounds, which mainly consist of the oxyhydrates of the elements Fe, Ti, and Si present as colloids. This paper describes an analytical method for Fe, which is based on a simple enrichment by evaporation and the subsequent determination by flameless AAS. It is demonstrated that DI water systems, which are mainly based on coprecipitation and ion exchange, remove the Fe from the main water only to a small extent. The Fe content in DI water shows significant variations.

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Bestimmung von Eisen in hochreinem Wasser durch Atomabsorptionsspektroskopie

Zusammenfassung Neben ionischen Bestandteilen enthält selbst hochreines Wasser auch nicht-ionische Komponenten, hauptsächlich Oxidhydrate der Elemente Ti, Fe und Si, die als Kolloide vorliegen. Die analytische Bestimmung des Eisens durch Eindampfen in einer einfachen Anordnung mit anschließender flammenloser AAS wird beschrieben. Es wird gezeigt, daß DI-Wasseranlagen, die heute zumeist noch nach dem Prinzip der Mitfällung und anschließendem Ionenaustausch arbeiten, nur begrenzt kolloidal vorliegendes Eisen entfernen und daß das Reinstwasser in seinem Fe-Gehalt stärkeren Schwankungen unterworfen ist.