[拼音]:zhongzi huohua fenxi
[外文]:neutron activation analysis
通过鉴别和测量试样因中子辐照感生的放射性核素的特征辐射,来进行元素和核素分析的活化分析方法。英文缩写为NAA。
简史1936年匈牙利化学家G.C.de赫维西和H.莱维用镭-铍中子源 (中子产额约 3×106中子/秒)辐照氧化钇试样,通过164Dy(n,γ)165Dy反应(活化反应截面为2700靶(恩), 生成核165Dy的半衰期为2.35小时)测定了其中的镝,定量分析结果为10-3克/克,完成了历史上首次中子活化分析。
原理中子是电中性的,所以当用中子辐照试样时,中子与靶核之间不存在库仑斥力,一般通过核力与核发生相互作用。核力是一种短程力,作用距离为10-13厘米,表现为极强的吸引力。中子接近靶核至10-13厘米时,由于核力作用,被靶核俘获,形成复合核。复合核一般处于激发态(用*表示),寿命为10-12~10-16秒,它通过各4种方式退激发,可用下式表示:
![公式 符号](/d/bkimg/2022110813/etzvxewggex.webp)
中子与靶核碰撞时,有三种作用方式:
(1)弹性散射,靶核与中子的动能之和在散射作用前后不变,这种作用方式无法应用于活化分析;
(2)非弹性散射,若靶核与中子的动能之和在作用前后不等,则该能量差导致复合核的激发,引起非弹性散射,此时生成核为靶核的同质异能素,一些同质异能素的特征辐射可通过探测器测定,这种作用方式可用于活化分析;
(3)核反应,若靶核俘获中子形成复合核后放出光子,则被称为中子俘获反应,即(n,γ)反应,这就是中子活化分析利用的主要反应,此外(n,2n)、(n,p)、(n,a)和 (n,f)等反应也可用于中子活化分析。
中子辐照试样所产生的放射性活度取决于下列因素:
(1)试样中该元素含量的多少,严格地讲,是产生核反应元素的某一同位素含量的多少;
(2)辐照中子的注量;
(3)待测元素或其某一同位素对中子的活化截面;
(4)辐照时间等。(见活化分析)
分类根据辐照中子的能量,可分为三类(表1)。
![图](/d/bkimg/2022110813/xwn25ayqjru.webp)
中子活化分析的元素分析范围宽,灵敏度高(表2)。
![图](/d/bkimg/2022110813/nvkg5oyxkin.webp)
中子活化分析是一种具有广泛应用价值的方法。50年代,它在解决当时核工业和半导体工业超纯材料的分析问题中,发挥了重要作用;70年代以来,更大规模地用于生物学、医学、环境科学、材料科学、地球化学、宇宙化学和考古学等领域。
发展趋势(1)从单纯的元素分析扩展到化学状态的测定:随着中子活化分析应用领域的扩大,不仅需要测定样品中元素的含量,而且还要求深入研究元素的分布和状态。例如,在环境科学研究中分析水中痕量元素时,增加超过滤法前处理,将水样分解成低分子量组分、胶体、假胶体和颗粒物,再用中子活化法分别测定处于不同状态的元素含量。
(2)瞬发分析的应用:常规中子活化分析无法利用核反应截面高而生成稳定核素的核反应,例如113Cd(n,γ)114Cd(反应截面为 2×104靶);而瞬发γ射线中子活化分析却能够克服这一困难。应用瞬发法可以测定河流沉积物中的硅、硫、铜、镉和汞等元素,这些都是常规中子活化分析很难测定的元素。
(3)计算机的广泛应用:70年代以来,中子活化分析的样品日趋复杂,例如,环境科学中的大气颗粒物,生命科学中的生物组织,地球化学中的陨石,考古学中的陶、瓷器等,都要求同时提供数百个样品中的几十种元素的含量。计算机与自动活化分析装置配合使用,可以控制照射时间、冷却时间、计数时间,控制样品的输运、分析操作以及数据处理等。
- 参考书目
- D.德索埃脱等著,伍任译:《中子活化分析》,原子能出版社,北京,1978。(D.De Soete, et al.,Neutron Activation Analysis, John Wiley & Sons, New York,1972.)