第2章中子活化汇编.ppt

核分析基础及应用 主要内容 概述 第一节 中子活化分析原理 第二节 快、慢中子活化分析技术 第三节 中子活化分析技术的应用 第四节 中子瞬发γ射线活化分析 概 述 中子活化分析是一种有效的核分析技术，在微量和痕量元素分析中占有重要的地位。 发展： 19世纪末、20世纪初，法国物理学家贝克勒耳和居里夫妇发现了放射性，居里夫妇提炼出放射性元素镭；英国科学家卢瑟福等人发现了放射性衰变规律并建立了原子模型。这一切都为活化分析奠定了理论基础。 概 述 发展： 1932年英国物理学家查德威克发现了中子。这一发现引起了科学家们的极大兴趣，他们用中子来研究各种反应。 1936年化学家海维希和列维进行了历史上第一次中子活化分析。他们测定了氧化钆中的镝，定量分析的结果为10-3克/克。 1938年美国化学家西博格和利文格德用加速器氘束测定了纯铁中的镓，进行了第一次带电粒子活化分析。 概 述 发展： 1942年建成了可提供比同位素中子源要高得多的通量的反应堆，1948年出现了NaI 闪烁探测器，在此基础上雷第考脱等人于1951年首次用反应堆进行热中子活化分析法。用活化分析能测定ppm以至ppbXe。 此时，中子发生器，多道能谱分析器等供活化分析用的仪器相继问世，使得活化分析成为当时具有最高灵敏度的分析方法。 概 述 发展： 60年代初期出现了半导体探测器使分辨率提高了好几十倍，锗探测器的应用使一次照射便可同时测定四五十种元素，计算机的应用更把活化分析推向一个新的领域。 概 述 从原先的放射化学分离中子活化分析发展到如今的仪器中子活化分析，成为高灵敏度、多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。 目前 慢中子和快中子活化分析，几乎能分析所有核素； 分析灵敏度为ppm，甚至可达ppb； 一次能同时分析30~40个核素； 可分析寿命非常短的放射性核素甚至可做中子俘获瞬发γ射线活化分析； 自动化程度很高。 概 述 应用 作为一种常规的元素定量分析方法，广泛用于生物医学、环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑侦等； 作为验证其它分析方法可靠性的一种检测手段，在许多场合用于对比测量。 概 述 新进展 进一步提高测量精确度、分析效率及提高分析灵敏度、选择性 改善辐照设备、γ谱仪和谱的分解及计算机程序 第一节 中子活化分析原理 中子活化分析：用中子辐照样品，使原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。 第一节 中子活化分析原理 第一节 中子活化分析原理 （ n , ? )中子活化分析：用中子照射稳定核素，稳定核素吸收中子变成放射性核素，发射?射线，测量?射线的能量和强度可以得知原来稳定核素的元素名称和含量。 “?核指纹”： 不同放射性同位素的半衰期和发射?射线的能量都是不同的，如同人的指纹一样；没有发现两个不同的放射性同位素有相同的半衰期或 ? 射线能量。 不同的稳定元素被中子照射，活化生成不同的放射性同位素，其半衰期和 ? 射线能量也是不同的。 中子活化分析就是根据获得样品的“核指纹”特征，判别材料中含有的元素及其含量。 第一节 中子活化分析原理 特点： 1）高灵敏：ppm（10-6） 1 微克/1克 ppb（10-9） 10-3 微克/1克 2）多元素：一次同时可分析 30-40 种核素 3）非破坏：利用原样品 ppm parts per million ppb parts per billion ppt parts per trillion 第一节 中子活化分析原理 中子活化分析过程： 1）样品制备 2）中子辐照 3）样品冷却 冷却1～2 d，测量元素As、Na、K等； 冷却4～6 d，测量元素La、Sm、Br、U、Ca等； 冷却12～15 d，测量元素Ba、Cr、Co、Fe、Zn、Ce、Sc、Nd、Sb、Yb、Lu、Hf、Th、Ta、Tb、Eu、Zr、Cs等 4）测量 5）数据处理 第一节 中子活化分析原理 （ n , ? )中子活化分析步骤 第一节 中子活化分析原理 一、活化分析公式 样品在一定能量的中子辐照下,通过(n,γ)、 (n,α)、(n,P)、(n,2n) 等核反应生成放射性核素。 样品中放射性活度随时间的变化关系： 第一节 中子活化分析原理 一、活化分析公式 样品中放射性活度随时间的变化关系： 第一节 中子活化分析原理 一、活化分析公式 辐照时放射性核素的产额 设样品中的原子总数为Nt；中子能量为E，单能中子通量