核分析基础第2章.ppt

核分析基础 教师：刘晓辉 成都理工大学核技术与自动化工程学院 第二章 中子活化分析技术 第2节 中子活化分析原理 第二章 中子活化分析技术 第3节 中子活化分析工作方法 加速器中子源 主要由离子源、加速系统和靶三部分组成 根据加速系统产生高压电场的方式或粒子加速方式的不同，目前用作中子源的加速器主要有：高压倍加器（或中子发生器）、静电加速器（包括串列式）、回旋加速器和直线加速器。 放射性核素中子源 五 短寿核素的中子活化分析 因为测量的核素均为短寿核素，冷却时间不能过才，因此每次只辐照一份样品或标样，一组试样及标样是逐个辐照，依次测量的。 辐照时间一般为数十秒到数十分钟，冷却时间一般为几分钟。由于每份样品（包括标样）的辐照时间和冷却时间互不相同，计算过程中要引入辐照时间和冷却时间的修正。 对于一般地质样品，能够分析的元素有Al、Ba、Br、Ca、Cl、Cu、Dy、Ge、I、In、K、Mg、Mn、Na、Ni、S、Si、Sr、Th、Ti、Tl、U、V。 第二章 中子活化分析技术 第4节 其它活化分析技术 2.工作方法 多种带电粒子都可以用来做活化分析。p、d、t、3He和4He核等粒子是最常用的轰击粒子，这些核反应生成的剩余核大多是日β+衰变放射性核素。 带电粒子活化分析中的入射粒子能量大多在几MeV到十几MeV量级，故在小型静电加速器、串列静电加速器、回旋加速器上可进行带电粒子活化分析。 带电粒子活化分析技术主要应用于样品表面层的轻元素分析以及某些重元素分析，如B、C、N，O、P、S、Pb、Nb等。 * 100% 饱和值 中子照射阶段 样品冷却阶段 t/ T1/2 生成核素积累、衰变曲线 中子活化分析方程式 一 中子活化分析设备 1.中子源 反应堆中子源 四个基本部分构成： 活性区（堆芯）、反射层、屏蔽层和控制系统 在活性区和反射层中都设有许多辐照孔道，用来放置接受中子 照射的样品 中子通量密度可达1012～1014 cm-2·s-1； 高通量反应堆可达1015 cm-2·s-1以上； 9Be +α 12C + n + 5.701 MeV γ+ 9Be 8Be + n – 1.665 MeV 2. γ能谱探测系统 探测器 前置 电路 主 放大器 多道脉冲 幅度分析器 数据处理系统 高压电源 低压电源 γ能谱测量系统结构示意图 二 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. γ能谱测量 5. 谱数据处理 粘土页岩样品中子活化γ能谱图 三 干扰反应及修正 1. 谱线重叠干扰 2. 235U裂变干扰 3. 其它核反应干扰 4. 同位素丰度变化造成的干扰 四 堆中子活化分析的特点 1）分析灵敏度高。对于一般地质类样品，大部分元素的分析检出限可达10-7 g·g-1，经过前处理的样品检出限更低。非常擅长分析痕量元素和一些超痕量元素。 2）分析的精确度好。样品经活化后，受外界影响小，采用相对法测量的线性好。 3）不破坏样品。一般地质类样品无需化学处理，样品经研磨、制备后，即可入堆辐照，直接测量。 4）分析的用样量小。用样量一般在10～100mg范围内。 5）可同时进行多元素的定性、定量分析，分析效率较高。 10-12 ～ 10-9 Au、Ir、Os、Pt、Pd、Ru （样品经前处理） 10-8 ～ 10-7 Eu、Lu、Sc、Sm 10-7 ～ 10-6 As、Ba、Br、Ce、Co、Cr、Cs、Hf、La、Nd、Rb、Sb、Ta、Tb、Th、U、Yb 10-6 ～ 10-5 Sr、Zn、Zr 10-5 ～ 10-4 Ca 、Fe、K、Na 检出限 （g·g-1） 元素 地质样品中部分元素中子活化分析检出限 气动传输辐照装置（跑兔）示意图 气动传输管道传送样品的简单示意图 1、2. 送气管； 3、4. 排气管； 5、6、7、8. 气阀； 9. 样品传输管； 10. 辐照孔道； 11. 样品盒； 12. 填充物； 13. 样品（片状）； 1