中子活化法
核地质学术语
中子活化法,又称中子活化分析(NeutronActivation Analysis ,NAA),活化分析中最重要的一种方法,用反应堆、加速器或同位素中子源产生的中子作为轰击粒子的活化分析方法,是确定物质元素成份的定性和定量的分析方法。它具有很高的灵敏度和准确性,对元素周期表中大多数元素的分析灵敏度可达10-6~10-13g/g,因此在环境、生物、地学、材料、考古、法学等微量元素分析工作中得到广泛应用。由于准确度高和精密度好,故常被用作仲裁分析方法。
发展简史
1936年匈牙利化学家赫维西和H.莱维用镭-铍中子源 (中子产额约3×10中子/秒)辐照氧化钇试样,通过Dy(n,γ)Dy反应(活化反应截面为2700靶(恩), 生成核Dy的半衰期为2.35小时)测定了其中的镝,定量分析结果为10克/克,完成了历史上首次中子活化分析。随着NaI探测器(1948)和反应堆(1951)的发展,中子活化法的元素数量、灵敏度都有了很大的提高。1960年代,当第一台高分辨率Ge伽玛谱仪与计算机相结合的中子活化分析问世以后,中子活化分析更以其高灵敏度、高准确度、非破坏性、无试剂空白污染和多元素同时分析等优点成为元素分析领域的明星。广泛地应用于地球化学、宇宙科学、环境科学、考古学、生命医学、材料科学和法医学等领域。
活化分析步骤
活化分析大体分为5个步骤:
本法的特点在于灵敏度极高,可进行ppt级以下的超痕量分析;准确度和精密度也很高;可测定元素范围广,对原子序数1-83之间的所有元素都能测定,并具有多成分同时测定的功能,在同一试样中,可同时测定30-40种元素。因而适用于环境固体试样中的多元素同时分析,如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测量。由于仪器价格昂贵,分析周期较长,操作技术比较复杂,在我国尚少配置。它是大气颗粒物的多元素同时分析方法中灵敏度较高的一种,在国外环境监测中广为应用。
中子活化法的优缺点
优点
其一,灵敏度高,准确度、精确度高。NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高,一般可达10-6-10-12g,其精度一般在±5%。
其二,多元素分析,它可对一个样品同时给出几十种元素的含量,尤其是微量元素和痕量元素,能同时提供样品内部 和表层的信息,突破了许多技术限于表面分析的缺点。
第三,样量少,属于非破坏性分析,不易沾污和不受试剂空白的影响。还有仪器结构简单,操作方便,分析速度快。它适合同类文物标本的快速批量自动分析,其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量,半衰期短的元素也无法测量。此外,探测仪器也较昂贵。
缺点
其一,一般情况下,只能给出元素的含量,不能测定元素的化学形态及其结构。
其二,灵敏度因元素而异,且变化很大。例如,中子活化分析的灵敏度很差而对等元素的灵敏度很高,可相差达10个数量级。
其三,由于核衰变及其计数的统计性,致使中子活化分析法存在的独特的分析误差。误差的减少与样品量的增加不成线性关系。
常用的中子核反应
按中子能量范围的不同,中子活化分析可区分为慢中子活化分析和快中子活化分析。慢中子活化分析是通过(n,γ)俘获反应生成放射性核素。大多数核的慢化中子活化截面很大,故分析灵敏度高。快中子活化是通过(n,p)、(n,α)、(n,2n)和(n,n’ γ)阈能反应生成放射性核素。快中子的活化截面比慢中子的活化截面小,但对轻元素分析具有较高灵敏度。快、慢中子活化分析技术包括辐照源的选择、样品的制备和处理、干扰反应影响的考虑、放射性测量和数据处理等实验方法和技术。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:57
目录
概述
发展简史
活化分析步骤
参考资料