3.3中子活化分析技术.ppt

活化分析技术ActivationAnalysis(AA),靶材和离子束状态都发生变化,产生各种次级效应,通过分析和测定这些次级效应来研究被轰击材料的结构和性质。离子束分析技术于1968年问世,是一种重要的表面分析方法,主要的离子束分析技术包括核反应分析(Nuclearreactionanalysis,NRA)卢瑟福反散射(Rutherfordbackscatteringspectrometry,RBS)、质子诱发X荧光发射(ProtoninducedX-rayemission,PIXE)、加速器质谱分析(Acceleratormassspectrometry,AMS)沟道效应分析(Channelingtechnology,CT)等。(Hyperfineeffectanalysis)利用原子核的磁矩和电四极矩与周围电磁场之间的相互作用,分析核能级的移动和分裂,获得周围环境的信息,从而探测物质的微观结构。主要的超精细相互作用核分析包括穆斯堡尔效应(Mössbauereffect)、扰动角关联效应、核磁共振效应、正电子湮灭效应(Positron-annihilationtechnique,PAT)、中子衍射(Neutrondiffraction)和中子散射(Neutronscattering)技术等。,是检测荷能中子束或带电粒子束轰击试样所产生的瞬发辐射和缓发辐射,这种分析技术近年来还用于分子活化分析和体内活化分析中。活化分析主要包括带电粒子活化、γ射线活化和中子活化三种。其中,中子活化分析灵敏度高、精度好,并可进行多个元素的同时测定。活化分析的这些特点,在环境研究中尤为凸显。例如,对于长距离大气输送问题,极区大气颗粒的化学组成和来源,以及某些特殊情况下的环境背景值测定等,当要求具有更高的灵敏度与准确度时,使用其它传统方法是难以满足要求的。活化分析技术对于固体环境样品(如大气尘埃、气溶胶、植物样品、大气悬浮物等)中的痕量元素分析也具有明显的优越性。,它的基础是核反应。该方法是用一定能量和流强的中子、带电粒子或者高能γ光子轰击待测试样,然后测定核反应中生成的放射性核衰变时放出的缓发辐射或者直接测定核反应中放出的瞬发辐射,从而实现元素的定性和定量分析。当使用中子轰击待测样品的原子核时,待测样品的原子核会吸收中子,在大多数情况下会形成不稳定的具有放射性的同位素,这就是所谓的“活化”。“活化”后的核素将按照自身的规律进行衰变,同时放出γ射线。由于核素放出的γ射线与核素之间存在特定的对应关系,通过测定放射线的能量和强度,便可完成元素的定性和定量分析。这就是“活化分析”的基本过程。,其放射性活度由下式(3-5)给出:式中T1/2—半衰期;f—粒子注量率;σ—核反应截面;N—靶核数目;t—照射时间;At—照射t时间时生成的放射性核素的放射性总活度。,一般照射后并不立即进行放射性测量,而是让放射性样品“冷却”(即衰变)一段时间,于是在辐射结束后t’时刻的放射性活度为靶核数目为,θ为靶核的天然丰度,W为靶元素的质量,M为靶元素相对原子质量,×1023为阿伏伽德罗常数。将N值代入式3-5,,活化分析是一种绝对分析方法,然而在实际工作中,由于放射性的绝对测量比较麻烦,σ和f值不容易准确测出,所以在活化分析中很少使用绝对法,大都采用相对法。所谓相对法,即配制含有已知量W标待测元素的标准,与试样在相同条件下照射和测量,-8和式3-9,可推出式中--t’时刻测量的试样中