Nicken là kim loại màu trắng bạc, bề mặt bóng láng, nằm trong nhóm sắt từ. Đặc tính cơ học của niken là cứng, dễ dát mỏng và dễ uốn, dễ kéo sợi. Trong tự nhiên, nicken xuất hiện ở dạng hợp chất với lưu huỳnh trong khoáng chất millerit với asen trong khoáng chất niccolit và asen cùng lưu huỳnh trong quặng nickel. Ở điều kiện bình thường, niken ổn định trong không khí và trơ với oxy nên thường được dùng làm tiền xu, bảng kim loại, đồng thau,… cho các thiết bị hóa học và trong một số hợp kim như bạc Đức (German silver). Nicken có từ tính và thường được dùng chung với Coban, cả hai đều có trong sắt từ sao băng.
Niken kỳ hiệu là Ni và có số nguyên tử là 28 gồm 05 đồng vị ổn định: Ni-58, Ni-60, Ni-61, Ni-62 và Ni-64, trong đó Ni-58 có hàm lượng cao nhất (68,077% trong tự nhiên). Ni có 26 đồng vị phóng xạ đã được xác định trong đó ổn định nhất là Ni-59 với chu kỳ bán rã 76.000 năm, Ni-63 với chu kỳ bán rã 100,1 năm và Ni-56 với chu kỳ bán rã 6,077 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 60 giờ và phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 30 giây.
Mẫu tinh thể niken
Trong các đồng vị phóng xạ của Ni, Ni-63 là đồng vị được ứng dụng tương đối phổ biến trong các thiết bị đo. Ni-63 có chu kỳ bán rã là 100,1 năm, phát beta có năng lượng tối đa là 66 keV và năng lượng trung bình là 17 keV với phạm vi bức xạ tối đa là 5 cm trong không khí, < 0,01 cm trong mô của cơ thể. Tỷ lệ liều cho da ở 10 cm không đáng kể (đối với nguồn điểm không được che chắn). Tỷ lệ liều lượng đối với các tế bào đáy biểu bì do ô nhiễm da là 1 µCi/cm2, do đó, không cần thiết phải che chắn nguồn này. Giới hạn hấp thụ hàng năm (ALI) của cơ thế đối với đồng vị này là 9000 µCi qua đường tiêu hóa và 2000 µCi qua đường hô hấp. Việc uống một ALI sẽ tạo ra liều lượng 5 rem. Nói chung, Ni-63 không gây nguy hiểm về liều lượng bên ngoài đối với con người ngoại trừ thủy tinh thể của mắt.
Ni-63 có hai ứng dụng chính: Phát hiện dấu vết chất nổ và trong một số loại thiết bị điện tử, như ống xả khí sử dụng làm thiết bị chống sét lan truyền. Bộ chống sét lan truyền là một thiết bị bảo vệ các thiết bị điện tử tránh khỏi những thay đổi đột ngột của dòng điện. Nó cũng được sử dụng trong máy dò điện tử của các thiết bị sắc ký khí chủ yếu để phát hiện các halogen. Ni-53 cũng được sử dụng cho các máy phát điện beta thu nhỏ cho máy điều hòa nhịp tim. Ngoài ra, nguồn Ni-63 còn được chế tạo để phát triển pin beta-voltaic giúp chuyển đổi năng lượng phân rã thành năng lượng điện để phát điện. Phân phối hoạt động của nguồn là yếu tố quan trọng đối với khả năng sản xuất điện của pin beta-voltaic. Các thiết bị đo sử dụng ống đếm nhấp nháy chất lỏng để đo các nguồn phát beta năng lượng thấp không phù hợp để đo phân bố hoạt độ.
ECD
Thiết bị dò bắt điện tử (ECD) hiện đại chứa nguồn Ni-63. Nguồn này phát ra các hạt beta, các hạt này va chạm với các phân tử khí tạo ra các electron năng lượng thấp, các electron liên tục được thu thập tại cực dương của các cell bằng cách đặt các xung điện áp vào điện cực của cell. Dòng điện tạo ra được đo và khoảng thời gian xung (tần số) được điều chỉnh để duy trì dòng điện không đổi. Tần số xung có điều kiện cân bằng tồn tại khi chỉ có khí mang đi qua các cell. Khi các phân tử của một chất điện di đi vào máy dò, các điện tử bị “bắt giữ” ở một mức độ tùy thuộc vào lực điện tử của chất đó. Việc cung cấp điện tử trong cell giảm và tần số xung tăng lên để tạo ra dòng điện không đổi. Sự thay đổi tần số cần thiết để giữ cho dòng điện trong cell không đổi được chuyển đổi thành điện áp và được gửi đến thiết bị ghi khi máy dò phản ứng với chất phân tích.
Một loại thiết bị sắc ký khối phổ sử dụng Ni-63
Hiện nay, nguồn ion hóa tiêu chuẩn trong thiết bị IMS là Ni-63. Đồng vị này được ưa chuộng vì tính ổn định và không yêu cầu về năng lượng đối với thiết bị cầm tay. Thiết bị IMS một lá thường được sử dụng, Ni được mạ điện lên vàng hoặc bạch kim. Trong thập kỷ qua, những tiến bộ trong thiết kế công cụ và cải tiến trong hiểu biết về phản ứng phân tử ion ở áp suất khí quyển đã cho phép ứng dụng Phép đo phổ di động ion IMS như một phương pháp phân tích nhạy, đơn giản và rẻ tiền để phát hiện các hợp chất hữu cơ vi lượng. Các ion pha khí dương và âm cho phép đo phổ di động ion, bao gồm ion hóa quang, ion hóa đa photon bằng laser, ion hóa bề mặt, ion hóa phóng điện corona. Nếu các ion chất phản ứng như (H2O(n)H)(+) hoặc (H2O(n)O2)(-) chiếm ưu thế trong vùng phản ứng, thì gần như tất cả các loại hợp chất có ái lực với proton hoặc electron nhất định bị ion hóa. Việc sử dụng kết hợp Ni-63, ion hóa phóng điện quang và corona cho phép xác định các loại hợp chất hóa học khác nhau và mang lại kết quả tương đương trong hầu hết các trường hợp.
Pin beta-voltaic Ni-63
Máy quang phổ di động ion sử dụng Ni-63 và cột cực đa mao quản đã được sử dụng làm công cụ xác định các chất bay hơi có mặt trong nước tiểu. Mặc dù có một số hạn chế trong việc phát hiện một số họ quan trọng của chất bay hơi sinh ra từ nước tiểu như hydrocacbon, hợp chất lưu huỳnh hoặc chất thơm, nhưng thiết bị này vẫn thể hiện khả năng đáp ứng thời gian và độ nhạy tốt đối với các loại chất dễ bay hơi chiếm ưu thế như ketone và aldehyde. IMS có thể được coi là kỹ thuật đầy hứa hẹn để phát hiện, định vị và giám sát các chất hữu cơ dễ bay hơi từ nước tiểu người nhằm mục đích xác định vị trí nạn nhân bị mắc kẹt trong các tòa nhà bị sập.
Từ khóa: Nikel; đồng vị phóng xạ; Ni-63; ECD; thiết bị dò
– CMD&DND –
