第三章 核分析技术与方法
核分析技术-活化分析-2018z
活化分析简介——发展简史
开创阶段（1936-1948）
1938年美国化学家西博格和利文格德用加速器 产生的氘束测定了纯铁中的镓，进行了第一次 带电粒子活化分析。 与此同时，费米等企图用中子轰击铀来制备超 铀元素，发现了核裂变。 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。
活化分析简介——发展简史
应用阶段（1970至今）
进入七十年代后，活化分析大规模地应用于环 境科学、生物学、医学、材料科学、地球化学、 考古学以及其他部门。 活化分析已走出核物理和放射化学实验室而进 入各个学科的分析实验室和工矿企业之中。
活化分析简介——发展简史
我国发展情况
1958年，我国第一座实验室重水反应堆建成， 随即利用该堆开展了堆中子活化分析工作，以 后又在14MeV活化分析、带电粒子活化分析等 方面取得了一些进展。 原子能工业、环境保护、地质勘探、高纯材料 及生物医学等方面。 1978年，我国举行了第一次全国活化分析学术 会议。
活化分析简介——发展简史
巩固阶段（1948-1959）
1948年，出现了NaI 闪烁探测器，反应堆和探 测器将活化分析推进到一个新阶段。 1951年，雷第考脱等人首次用反应堆进行热中 子活化分析，使活化分析成为一种当时具有最 高灵敏度的分析方法。用活化分析能测定 ppm 以至ppb级，甚至含量更低的杂质元素，为当 时的原子能工业、半导体材料及地球化学的发 展做出了重要贡献。在痕量分析中确立了活化 分析的地位。
活化分析简介
作业与思考题
1）活化、活化分析、中子活化分析、中 子瞬发γ射线活化分析的概念。 2）活化分析的特点。 3）活化分析的分类。 4）活化分析的工作步骤。
中子活化分析
核技术应用题库
核技术应用题库第一章核技术及应用概述1、什么是核技术？答：核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。
2、广义地说，核技术分为哪六大类？答：广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。
3、核能利用与核武器主要利用的什么原理，其主要应用有哪些？答：主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。
4、什么是核分析技术，其特点是什么？答：在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。
特点：1.灵敏度高。
比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。
个别的灵敏度可能更高。
2.准确。
3.快速。
4.不破坏样品。
5.样品用量极少。
比如，可以少到微克数量级。
5、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？答：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。
2)将示踪原子与待研究物质完全混合。
3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
6、研究植物的光合作用过程是利用的核技术的哪个方面？答：放射性示踪。
7、什么是核检测技术，其特点是什么？答：核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。
特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。
pca和KPCA的详细介绍与分析（全网最全-最经典）
pca和KPCA的详细介绍与分析（全⽹最全-最经典）第⼆章主成分分析1. 主成分分析的基本原理统计学上PCA 的定义为⽤⼏个较少的综合指标来代替原来较多的指标，⽽这些较少的综合指标既能尽多地反映原来较多指标的有⽤信息，且相互之间⼜是⽆关的。
作为⼀种建⽴在统计最优原则基础上的分析⽅法，主成分分析具有较长的发展历史。
在1901年，Pearson ⾸先将变换引⼊⽣物学领域，并重新对线性回归进⾏了分析，得出了变换的⼀种新形式。
Hotelling 于1933年则将其与⼼理测验学领域联系起来，把离散变量转变为⽆关联系数。
在概率论理论建⽴的同时，主成分分析⼜单独出现，由Karhunen 于1947年提出，随后Loeve 于1963年将其归纳总结。
因此，主成分分析也被称为K-L 变换[1]。
PCA 运算就是⼀种确定⼀个坐标系统的直交变换，在这个新的坐标系统下，变换数据点的⽅差沿新的坐标轴得到了最⼤化。
这些坐标轴经常被称为是主成分。
PCA 运算是⼀个利⽤了数据集的统计性质的特征空间变换，这种变换在⽆损或很少损失了数据集的信息的情况下降低了数据集的维数。
PCA 的基本原理如下：给定输⼊数据矩阵m n X ? (通常m n >)，它由⼀些中⼼化的样本数据1{}m i i x =构成，其中n i x R ∈且10m i i x==∑ (2-1)PCA 通过式(2-2)将输⼊数据⽮量i x 变换为新的⽮量T i i s U x = (2-2)其中：U 是⼀个n n ?正交矩阵，它的第i 列i U 是样本协⽅差矩阵11nT i i i C x x n ==∑ (2-3) 的第i 个本征⽮量。
换句话说，PCA ⾸先求解如下的本征问题1,...,i i i u Cu i n λ= = (2-4)其中λ是C 的⼀个本征值，i u 是相应的本征⽮量。
当仅利⽤前⾯的P 个本征⽮量时(对应本征值按降序排列)，得矩阵T S U X =。
X射线荧光分析技术
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2）特征X射线谱的结构
3d5/2 3d3/2 2P3/2 2P1/2 2S1/2
M 跃迁选择定则: △n≠0 L △ l =± 1 △j = 0,±1 K
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109Cd（镉）源也是以K俘获方式进行衰变，产物
为109mAg，在K层形成空位。109mAg再以同质异能跃
迁方式衰变为稳定核素109Ag。
109mAg跃迁到109Ag时，也可能以内转换方式在K
层轨道上形成空位，产生荧光产额很高的AgK系特
征X射线，其能量为22.16keV(AgKα)和 24.95keV(AgKβ)。
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57Co也是常用的一种γ射线源。利用其121.9keV和
136.3keV的射线，可有效地激发Au、W、Hg、Pb、Bi、 Th和U等重元素的K系谱线。 主要缺点：半衰期太短(270天)。
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2）X射线源 在原位X辐射取样中，应用最多的X射线源有
238Pu、55Fe、109Cd和铍窗241Am。 238Pu源是α辐射体，半衰期为87.7年。伴随α
X n 2 2 n1 n2
式中，R为里德伯常数；h为普朗克常数；c为光速。
an—正数，与内壳层电子数目有关 n1,n2---壳层电子跃迁前后所处壳层的主量子数
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三、俄歇效应与荧光产额
1、俄歇效应
X射线荧光产生过程中，若产生特征X射线的能 量大于原子某外层电子的结合能时，则有可能将能 量传递给原子本身的外层电子，使之成为自由电 子，而不再发射特征X射线。这一物理过程称为俄歇
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triz打开创新之门的金钥匙每章讲稿
第一章：概述1.1 介绍TRIZ的起源和发展历程TRIZ是由苏联发明家格里戈里·阿尔托夫于上世纪五十年代提出的一种创新方法。
TRIZ起源于苏联科技界，经过几十年的发展逐渐扩展到国际范围内。
TRIZ的全称是“理论解决发明问题”，其提出的一系列原则和方法被广泛应用于产品设计、技术创新、问题解决等领域，被誉为“创新之母”。
1.2 TRIZ的基本理念和原则TRIZ的核心理念是通过系统化的方法解决复杂问题，其基本原则包括通过分析问题的本质，深入了解问题的发展规律，发现和利用问题中的矛盾，寻找创新解决方案等。
TRIZ提出了40个发明原理和39个技术矛盾解决原则，帮助人们更好地认识问题、解决问题以及创新。
第二章：TRIZ的应用领域2.1 产品设计TRIZ方法在产品设计领域有着广泛的应用。
通过分析产品的矛盾和问题，运用TRIZ的原则和方法可以帮助设计师找到创新的设计理念和方案，提高产品的性能、质量和效率。
2.2 技术创新在技术创新领域，TRIZ方法可以帮助科研人员和工程师更好地理解技术发展的规律，发现和解决技术矛盾，探索新的技术方向，促进技术创新的发展。
2.3 问题解决TRIZ方法能够帮助人们更好地理解问题的本质和规律，通过深入分析问题的矛盾和发展趋势，找到切实可行的解决方案，解决各种复杂的问题。
第三章：TRIZ的核心技术3.1 矛盾矩阵TRIZ方法中的矛盾矩阵是一种十分重要的工具。
通过矛盾矩阵，我们可以更好地理解问题的矛盾本质，找到解决矛盾的具体原则和方法，帮助人们更好地解决问题。
3.2 发明原理TRIZ提出了40个发明原理，这些原理是整理出来的大量创新范例的总结，可以帮助人们更好地理解创新的规律，启发人们进行创新思维，激发人们的创新能力。
3.3 技术矛盾解决原则TRIZ还提出了39个技术矛盾解决原则，这些原则可以帮助人们更好地理解技术矛盾的本质，找到解决技术矛盾的具体方法，促进技术创新的发展。
第四章：TRIZ的案例分析4.1 苹果公司的创新苹果公司是世界知名的科技创新企业，其成功的关键之一就是运用TRIZ方法进行产品设计和技术创新。
波谱分析-习题集参考答案-1002
波谱分析-习题集参考答案-1002第一章紫外光谱一、单项选择题1. 比较下列类型电子跃迁的能量大小( A)Aσ→σ* > n→σ* > π→π* > n →π*Bπ→π* > n →π* >σ→σ* > n→σ*Cσ→σ* > n→σ* > > n →π*> π→π*Dπ→π* > n→π* > > n→σ*σ→σ*2、共轭体系对λmax的影响( A)A共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰红移B共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰蓝移C共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰红移D共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰蓝移3、溶剂对λmax的影响(B)A溶剂的极性增大，π→π*跃迁所产生的吸收峰紫移B溶剂的极性增大，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移C溶剂的极性减小，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移D溶剂的极性减小，π→π*跃迁所产生的吸收峰红移4、苯及其衍生物的紫外光谱有：(B)A二个吸收带B三个吸收带C一个吸收带D没有吸收带5. 苯环引入甲氧基后，使λmax(C)A没有影响B向短波方向移动C向长波方向移动D引起精细结构的变化6、以下化合物可以通过紫外光谱鉴别的是：(C)OCH3与与与与A BC D二、简答题1）发色团答：分子中能吸收紫外光或可见光的结构2）助色团本身不能吸收紫外光或可见光，但是与发色团相连时，可以使发色团的吸收峰向长波答：方向移动，吸收强度增加。
3）红移答：向长波方向移动4）蓝移答：向短波方向移动5）举例说明苯环取代基对λmax的影响答：烷基（甲基、乙基）对λmax影响较小，约5-10nm；带有孤对电子基团（烷氧基、烷氨基）为助色基，使λmax红移；与苯环共轭的不饱和基团，如CH=CH,C=O 等，由于共轭产生新的分子轨道，使λmax显著红移。
核分析技术
有哪些中子源可用于中子活化？各自的特点？ 有哪些中子核反应引起中子活化？ 中子活化分析（NAA)能得到样品元素种类和含量，其原理？ 初级干扰核反应？能由已知反应写出初级干扰反应； NAA通常测什么射线？用什么探测器？ 用中子活化公式计算含量
第二章
带电粒子活化分析对象？
积分截面？
阻止本领；（原子或分子）阻止截面；能由质子阻止本领得其 它粒子阻止本领
三、优点
灵敏度高； 非破坏性分析；多元素同时分析；元素浓度 的深度分布分析；易于实现自动化分析。
四、与其它学科技术的关系
一方面依赖于其它科学技术的发展，例如粒子源，探测器等；另 一方面又促进其它科学技术的发展，例如离子束掺杂和分析技术 对半导体科学技术的发展贡献很大。
五、仍有待解决的问题
材料科学技术的发展，对分析技术提出了更高和更新的分析要求， 一方面需要发展新的分析手段和分析方法；另一方面需要对已有 的分析手段提高分析灵敏度和分析准确性，以及实现测量分析的 自动化。
第三章 第四章
非共振和共振核反应分析元素浓度深度分布的原理， 影响深度分布分辨的因素；核反应能量损失因子；
卢瑟福背散射分析？能分析不同质量原子和浓度深度分布的原理； 运动学因子；背散射能量损失因子；表面谱高度的定量表达式；会计算表面 谱高度对应能量；会画出背散射能谱；180度方向散射的质量表达式，怎样 提高分辨率？RBS分析中用什么探测器？
六、需要掌握的内容
各种核分析的基本分析原理；基本的分析方法；基本计 算公式；能分析的对象（范围）；能达到的大致灵敏度 和准确性；分析所需的仪器设备；分析结果的误差来源， 如何减小误差和提高分析灵敏度等。
第二章
带电粒子活化分析对象？ 积分截面？ 阻止本领；（原子或分子）阻止截面；能由 质子阻止本领得其它粒子阻止本领
核分析技术与地球科学
的要 求 ， 映 出 当今 核分 析 技术 发 展 的趋 势 。 反
１ 元素总量 的分析
地 学 研 究 中利 用 微 量 元 素 揭 示 出 大量 的 信 息 ， 推 动 了地球 化 学 领域 各 方 面 的研 究 。因此 地 质样 品
中微 量 元 素 的测试 成 为迫 切 的 问题 ，从 ２ Ｏ世 纪 ８ Ｏ
分 离 ， 化 后 的样 品才能进 行测定 。这样 就使得 分析 纯 既费时 又费力使 中子活化分 析 的应用 受到 很大 限制 。 七 、 十年代 随着科学技 术 的发 展 ， 八 半导体工业 得到很 大 的发展 ， 锗锂 探测器 Ｇ （ｉ ｅ ） Ｌ 及高 纯锗 （ Ｇ ） 测器 ＨＰ ｅ 探 的 出 现 ， 能 量 分 辨 率 大 大 提 高 ， 而使 活 化 分 析 把 从
实验 装 置及 其 应 用 ， 别指 出了在 地 学研 究领域 中的 应 用前 景 。 特
关键词 核 分析 技 术 地 球科 学
为 ７ ０ ｋ ， 中子 通量 为 ４ ７ １ ／ｃ ｓ。 ００Ｗ 堆 － ｘ ０３ （ ・１ ｎ ｍ 游泳 池 反 应 堆 ：用 水 作 为 中 子 减 速 剂 或 慢 化 剂 ， 的慢 化 不 如 重 水 反 应 堆 ， 就 是 堆 中 子 除 了 它 也 热 中子 外 ， 有 较 高 通量 的超 热 中 子 和快 中子 。所 还 以 引起 核 反 应 除 （ ＾ 反 应 外 ， 产 生 （ ） 应 ， ｎ ｙ ） 还 ｎ Ｐ反 此 种 反应 堆 中子 通 量一 般 ＜ ０３／ｃ ｓ。清 华 大学 １ （ ・） ｎ ｍ 的反应 堆 和原 子 能 院 的 ４ — ９ ２堆 属 于此 种 反应 堆 。 Ｓ Ｏ Ｏ Ｅ微 型反 应堆 ： 种 反应 堆 用水 作 慢 Ｌ ＷＰ Ｋ 这
核分析基础第3章
• 入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散 射截面和能量损失因子是背散射分析中的 三个主要参量。
1.离子碰撞后和碰撞前的能量之比K称为运动 学因子.
2.入射粒子与靶原子核之间的库仑排斥力作 用下的弹性散射过程的微分截面称为卢瑟 福散射截面.
3. 能量损失因子 当入射粒子从靶样品表面穿透到靶内某一深度 处发生大角度散射时，离子在这段入射路径上要损 失一小部分能量，同样，在发生散射后，背散射粒 子从靶内射出样品表面到达探测器，在这段出射路 径上也要损失一小部分能量．离子在样品中入射和 出射路径上的电离能量损失，使在样品深部发生背 散射的粒子的能量在能谱上相对于样品表面发生背 散射的粒子能量往低能量侧展宽。 能量宽度ΔE正比于靶厚度和离子在靶物质中的 背散射能量损失因子。这能谱曲线向低能侧的展宽， 反映出了靶原子随深度的分布情况。因此，由背散 射能谱分析，可以获得靶原子的深度分布信息，建 立背散射谱峰宽度与靶厚度之间的关系。
三、应用实例 卢瑟福反散射分析可用于：样品表面层杂质成分和深度 分布分析，材料表面各种薄膜组成和厚度分析，薄膜界 面特性分析，化合物的化学配比分析，以及离子束混合 材料分析等。 例：表面杂质含量分析
在玻璃碳基体上，用真空镀膜法镀上一层极薄的Au元素。用 2MeV的4He+束做RBS分析，测到的背散射能谱如图所示，图中 用箭头标出了Au和C的背散射峰位。C基体很厚，它的能谱是连 续的，Au层很薄，背散射能谱呈一高斯形状的峰.
四、带电粒子瞬发分析的特点 1.有极高的选择性，干扰小； 2.核反应特性不受靶所处的物理和化学状态的影响；
（条件允许时）样品可以在高温和高压下被分析
3. 适合分析重基体中的轻元素；
特别是B、H、He、Li、Be、C、N、O、F、Na、Mg和A1
核技术应用
3、后装治疗仪 后装治疗仪是一种远距离控制小射线 源（钴60，铯137等）的治疗装置。
4、快中子治疗仪 中子源14MeV D-T中子发生器
5、负π介子治疗仪
放射治疗是癌症治疗的主要手段。最早用于治 疗癌症的是X射线，50年代出现了远距离钴60 治疗机，进入60年代后，医用加速器技术应运 而生。由于医用加速器能产生电子、X、γ等射 线，射线定向性好，能量高，穿透性强，并且
1. X射线透视：利用X射线的穿透性和荧 光作用进行透视检查，X线穿过受检组 织或脏器将它们投影到荧光屏上，供 医生观察和诊断。
2. X线摄影：利用X线的穿透性和感光 性，将受检组织或脏器显象在胶片上， 称为X线照相。
1、X线造影技术：用造影剂注入到 受检脏器，以增加它们与周围组 织的对比度，提高影像分辨率。
王德忠教授 机械与动力工程学院
核医学 核农学 核分析技术
1．什么是核医学 核医学是一门利用开放型放射性核素诊断
和治疗疾病的学科。
放射诊断学（agnostic radiology）是利用X 射线诊断疾病的学科；
放射治疗学（therapeutic radiology）是利用 核射线（X、γ、β一和中子流等）对疾病进行 辐射治疗的学科；
为加强国际合作与交流，1984年NCT国际协作组织成立。
此后，日本、美国、荷兰、英国、芬兰、澳大利亚和德国 等国制定了BNCT中长期发展计划，主要集中在脑胶质细胞 瘤的治疗上；
20世纪90年代后，日本的皮肤病专家Mishima开始了BNCT 在恶性黑色素瘤治疗方面的研究；
意大利、我国台湾省正在研究BNCT治疗肝癌的技术，特别 是意大利，已有成功试治的的先例。
目前能够最大程度接近这些要求的中子源只有反 应堆中子源，但世界上正全力开拓小型加速器中 子源及辅助设备，从90年代初开始，已吸引了几 十个研究组在开展研究工作。
物理实验技术中的核物理测量与分析方法
物理实验技术中的核物理测量与分析方法在现代科学研究中，核物理作为重要的一部分，对于实验技术的要求也越来越高。
本文将介绍一些常用的核物理测量与分析方法，以及它们在实验研究中的应用。
一、核物理测量方法1. 轻核测量方法轻核的测量方法主要包括探测器测量、散射实验和质谱法。
其中，探测器测量是指利用探测器来探测轻核的能量和角分布。
常见的探测器包括塞曼-塞切斯探测器、半导体探测器和飞行时间探测器等。
散射实验是通过粒子与轻核之间的散射来研究轻核的结构和性质。
常见的散射实验包括反冲散射实验、α粒子散射实验和中子散射实验等。
质谱法是通过质谱仪来测量轻核的质谱分布。
质谱仪可以分析轻核的质量和相对丰度，从而推导出轻核的结构和形态。
2. 重核测量方法重核的测量方法相对复杂，主要包括探测器测量、静电收集器测量和原子靶法。
探测器测量和轻核中的方法类似，只是探测器需要更大的尺寸和更高的能量分辨率来探测重核产生的高能粒子。
静电收集器测量是利用静电场将重核收集在特定区域，通过对重核的质量和电荷进行测量，可以得到重核的基本性质和结构。
原子靶法是使用原子靶来研究重核，通过测量入射粒子在靶原子中的能损、散射角度和散射截面等参数，从而推导出重核的结构和性质。
二、核物理分析方法1. 质谱分析质谱分析是利用质谱仪测量物质中各种离子种类和它们的相对丰度分布的方法。
在核物理中，质谱分析常用于测量核素的质量、质量分布和相对丰度等参数。
2. 探测器测量探测器测量是利用探测器对粒子进行测量和探测的方法。
通过测量粒子的能量、角分布和强度等参数，可以推导出核物质的性质和结构。
探测器的种类繁多，常见的有塞曼-塞切斯探测器、半导体探测器和闪烁体探测器等。
不同的探测器适用于不同的粒子和能量范围，可以满足不同实验的需求。
3. 数据分析方法在核物理实验中，数据分析是非常重要的一环。
常用的数据分析方法包括多变量分析、最小二乘拟合和贝叶斯统计等。
多变量分析可以通过分析多个观测变量之间的关系，从而推导出核物质的性质和结构。
第三章 方法研究 知识点
第三张方法研究1.方法研究是对现有的或拟议的工作方法进行系统的记录和严格的考察，并以此作为，开发和应用更容易更有效的工作方法，以及降低成本的一种手段的研究性工作。
2.方法研究的分析技术从宏观到微观一般可分为程序分析，操作分析和动作分析。
3.程序分析主要以整个生产过程为对象。
目的如下:取消不必要的程序，合并一些过于细分重复的工作，改变部分操作程序以避免重复，调整布局意减少搬运，重排和简化必要的程序重新组织一个效率更高的完整程序。
操作分析以人为主体的程序，使操作者人，操作对象物，操作工具机三者能科学地组织、合理的布局和安排，以减少工人的劳动强度，减少作业时间的消耗保证工作质量。
动作分析研究，人在进行各种操作时的身体工作，以排除多余动作，减轻疲劳，使操作简便有效，从而制定出最佳的工作程序。
4.方法研究实施的基本程序包括八个步骤:1.选择所研究的工作和工艺，需要考虑经济，技术和人的因素。
2.观察记录现行方法，最常用的记录技术是图表法和图解法。
3.严格分析所记录的事实。
4.设计最经济的方法。
5.评选新方案首先要考虑的是经济性，还要考虑安全与管理问题，相关单位的协作配合。
6.计算标准作业时间。
7.确定标准(撰写报告书，确定工作标准，确定工作的时间标准，实施与维持新方案)。
5.程序分析所用记录符号，第110页。
6.程序分析技巧包括:一个不忘-不忘动作经济原则，四大原则-取消、合并、重排、简化。
五个方面-操作、运输、储存、检验、等待。
六大提问技巧:对目的、方法、人物、时间、地点和原则进行提问。
7.程序分析的种类及相应图表a.整个制造工艺程序分析---工艺程序图b.流程程序分析(人型，物型流程程序图)。
c.布置与路线分析--线路图，线图d.闲余能量分析---联合程序包括人机程序图和联合作业程序图。
e.操作时双手的移动分析.---双手操作程序图。
8.程序分析的实施要点:书的第113页9.程序分析的步骤如下:选择，记录，分析，建立，实施，维持。
核技术及其应用的发展
核技术及其应用的发展0 引言1896 年贝克勒尔发现铀的天然放射性，从此诞生了一门新的科学：原子核科学技术。
191 9 年卢瑟福利用天然α 射线轰击各种原子，确立了原子的核结构，随后又首次用人工方法实现了核反应。
但是用天然射线源能够研究的核反应很有限，人们开始寻找一种可以产生具有不同能量的各种粒子束的装置，于是粒子加速器应运而生。
同时，为了探测各种射线和核反应的产物，还需要有辨别粒子种类和能量的探测器及相应的电子学设备。
在研究核物理的过程中人们发现，放射性一方面可能造成人体的伤害，另一方面它也可以在医学、工农业和其它方面有许多应用。
于是相应地，辐射防护技术与射线应用技术也发展起来。
此外，核物理的研究还导致了许多放射性核素的发现。
它们的半衰期长至数千万年，短至不足1 秒。
在不同场合下选择适当的放射性核素，可以做示踪剂、测年工具或药物使用。
这就是放射性核素技术（或称为同位素技术）。
上述粒子加速器技术、核探测技术与核电子学、射线和粒子束技术、放射性核素技术等，通常统称为核技术[1]。
概括而言，核技术就是利用放射性现象、物质（包括荷能粒子）和规律探索自然、造福人类的一门学科，其主要内容是研究射线、荷能粒子束和放射性核素的产生、与物质相互作用、探测和各种应用的技术。
在我国现行的研究生培养体系中“核技术及应用”属于一级学科“核科学与技术”之下的一个二级学科。
核技术还包括核武器技术与核动力技术（或称为核能技术）。
核动力技术的核心是反应堆技术，反应堆可用来发电、供热、驱动运载工具等。
反应堆还可以产生大量中子，故在有些核技术应用中亦可利用反应堆作为中子源，或利用反应堆中子做活化分析、生产放射性核素等。
“核能工程与技术”和“辐射防护与环境保护”也是“核科学与技术”之下的二级学科。
实际上核技术与核物理是密不可分的，这两个学科在发展过程中始终是互相依托、互相渗透的。
同时，作为核探测技术和射线应用技术的基础，研究各种射线和荷能粒子束与物质的相互作用是十分重要的。
生物化学常用技术与分析方法
生物化学常用技术与分析方法生物化学作为一门研究生命科学的交叉学科，涉及到许多常用的技术和分析方法。
这些方法不仅可以帮助科研人员深入了解生物大分子的结构与功能，还可以在医学、农业、环境科学等领域中发挥重要作用。
本文将介绍一些常用的生物化学技术与分析方法。
一、光谱分析法光谱分析法是生物化学领域常用的一种分析手段，通过测量物质在不同波长或能量下的吸收、发射或散射光的特性来研究其结构和性质。
在生物化学中，常用的光谱分析技术有紫外-可见光谱、红外光谱和质谱等。
其中，紫外-可见光谱广泛应用于核酸、蛋白质、酶等分析中，红外光谱则常用于研究有机分子的结构与功能。
二、电泳技术电泳技术是一种利用电场对带电物质进行分离的方法。
生物化学中常用的电泳技术有凝胶电泳和毛细管电泳。
凝胶电泳主要用于核酸和蛋白质的分析与纯化，通过凝胶的孔隙大小和电泳过程中的分子迁移速度差异来实现分离。
毛细管电泳则利用毛细管内壁带有负电荷的特性，通过电场作用将带电物质分离。
三、质谱技术质谱技术是一种用于确定物质的化学结构和分子量（质量）的方法，主要包括质谱仪测定和质谱分析。
质谱仪是一种用于测定物质组成和量的高分辨率仪器，常见的有质谱仪、飞行时间质谱仪和离子阱质谱仪等。
质谱分析则是通过将样品原子、分子等离子化，并加速和分离离子，然后对离子进行检测和分析，从而获得物质的质谱图谱。
四、核磁共振技术核磁共振技术（NMR）是一种通过测量样品中原子核所发射或吸收的特定频率的方法，常用于研究有机化合物的结构与性质。
核磁共振仪是一种用于检测和分析核磁共振信号的仪器，利用磁场和射频脉冲来激发样品中的核自旋，然后通过测量核自旋的共振频率来获取样品的信息。
五、质量光谱法质谱法是一种通过测量物质中离子的质量和相对丰度来研究其结构和性质的技术。
生物化学中常用的质谱法有气相色谱质谱联用技术（GC-MS）和液相色谱质谱联用技术（LC-MS）。
这些联用技术将色谱和质谱相结合，既能分离物质的组分，又能对其进行分析和鉴定。
【高中生物】必修一第三章第3节《细胞核——系统的控制中心》教案
第三章第3节细胞核——系统的控制中心一、教材分析本节教材承前面的细胞膜和各种细胞器结构和功能等内容，使学生对细胞的亚显微结构和功能的认识更加全面完整，也为以后的学习作铺垫，如染色质和染色体的关系是学习细胞有丝分裂时染色体变化的基础，细胞核的结构和功能是以后学习遗传的基础，也使学生对“结构和功能相统一”的观念有进一步认识。
另外，其中的伞藻实验也让学生体验了生物学研究的一般方法和过程。
二、教学目标1知识目标：阐明细胞核的结构和功能。
2技能目标：尝试制作真核细胞的三维结构模型。
3情感态度价值观：认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。
三、教学重点难点1.教学重点（1）细胞核的结构和功能。
（2）制作真核细胞的三维结构模型。
2.教学难点理解细胞核是细胞生命系统的控制中心。
四、学情分析经过初中阶段的学习，学生对细胞的整体结构如细胞膜、细胞质、细胞核有了初步认识，这部分内容可以看成是初中教材的补充和深入。
通过前面几节内容的学习，学生对细胞各部分结构以及他们的功能有了进一步认识，在脑子中能呈现出细胞亚显微结构的三维图，加深“结构和功能相统一”的观念。
由于细胞核的结构和原核细胞的结构都是肉眼不可见的，单凭讲解学生不易理解。
在教学时可以采用多媒体技术，展示真核细胞细胞核的结构、模式化的动植物细胞结构图和原核细胞的模式图，边看图边讲解，有助于学生理解。
五、教学方法1．学案导学：见前面的学案。
2．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1．学生的学习准备：利用《课前预习学案》预习2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
屏幕展示人的红细胞、白细胞、肝细胞、骨骼肌细胞、蚕的丝腺细胞、植物的筛管细胞等图片，提示学生观察这些细胞的细胞核，请学生指出他们的细胞核有什么不同。
核技术的发展及应用
核技术的发展及应用32100723 张焦1.什么是核技术？核技术就是利用放射性现象、物质(包括荷能粒子)和规律探索自然、造福人类的一门学科,其主要内容是研究射线、荷能粒子束和放射性核素的产生、与物质相互作用、探测和各种应用的技术。
2.核技术的物理基础与支撑技术2. 1射线和粒子束与物质的相互作用射线和粒子束通过物质时与物质发生相互作用,一方面射线和粒子在介质中被散射或吸收阻止、其能量逐步损失,另一方面物质在射线和粒子束的作用下产生电离、激发、溅射、次级射线或次级粒子发射等物理效应。
目前所研究射线和粒子束的范围已由开始时较为单一的自发辐射产生的γ射线、β射线(快速电子流)及α粒子,扩充到各种能量、各种核素的离子束、中子束、以至团簇离子束。
这些研究一方面提供了核结构信息,另一方面也为研制核探测器、防护辐射危害、以及开展各种核技术应用工作打下了基础。
2. 2核探测技术核探测技术是高能物理及核物理实验研究的基础,也是核技术的重要支撑技术。
从本质上讲,探测器是一种能量转换仪器,它可将辐射(粒子束)的能量通过与工作介质的相互作用(如产生光子或电子等)转化为电信号,再由电子学仪器记录和分析。
通常的核探测器主要包括气体探测器(利用射线或粒子束在气体介质中的电离效应探测辐射) 、闪烁体探测器(利用射线或粒子束在闪烁体中的发光效应进行探测)及半导体探测器(利用射线或粒子束在半导体介质中产生的电子空穴对在电场中的漂移来探测辐射) 。
近年来在国内外产生重大影响的α磁谱仪(AMS)是诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授领导的跨世纪大型国际合作科学实验项目，磁谱仪是一个灵敏度非常高的仪器,它的主体是在一个圆筒状的结构中,放置以钕铁硼为材料的永磁铁,由磁铁后方的探测器来记录带不同电荷物质在通过磁场后的偏转轨迹。
它的科学使命是寻找宇宙中的反物质和暗物质,并对宇宙中各种同位素的相对丰度和高能量光子进行精确的测量。
2. 3其他支撑技术核电子学。
论述“人类染色体核型分析”实验教学设计
论述“人类染色体核型分析”实验教学设计1 教学分析1.1 教材来源本教材是中等卫生职业教育护理专业“十一五”规划教材第三章，人类染色体与染色体病第一节的内容，主要讨论人类染色体的形态、结构、类型、数目和核型，人类染色体核型分析，是结束以上理论教学内容的实验课，又是下一章节基因表达的基础课，是进入遗传病教学的重点部分。
1.2 教学目标：（1）知识目标。
了解染色体核型的基本概念，掌握人类染色体核型的分析方法;理解XY型性别的决定的方式。
（2）能力目标。
培养学生用探究性解决问题的能力，以及对数据进行分析的能力。
（3）情感目标。
联系实际激发学生学习遗传学的兴趣探究问题的欲望，培养学生实事求的科学态度，在解决问题中获得成功体验的喜悦。
1.3 教学重点、难点（1）鉴定常染色体、性染色体的形态特征，3个教学目标都是教学重点。
（2）教学难点：在鉴定1-22号常染色体和X、Y性染色体教学过程中，第一个重点，只要教师认真做好教具的演示，图解的说明，学生一般是可以理解的，而另外2个教学重点则需要教师细心引导，充分运用教学手段，讲究教学策略方可突破，因此被确定为本实验的教学难点。
2 教学方法及手段本次实验课采用：“引导进入→设疑悬念→小组合作→展开感悟→得出结论”模式，即教师通过组织，引导小组活动的方法，将活动逐步开展，让学生去感悟生活，感悟问题的情境，然后以学生互动，师生互动的模式，归纳总结，悟出道理，通过显微镜投影、挂图说明，赋予形象。
通过多媒体课件优化教学过程，运用现代信息技术，多媒体课件显现教学内容，通过本身的优势来化解教学过程中学生出现的认知方面的困难，课件要求形象生动，图文并茂，而且具有一定的交互性，易于吸引学生。
3 教学过程用多媒体创设情境、放映湖南都市频道由王燕主持的寻情记：关于湖南新化一对夫妻结婚将近4年没有生育之事，最后通过核型分析诊断丈夫为先天性睾丸发育不症患者。
导入新课，学生聆听，引发兴趣发。
然后教师提出疑问：为什么通过核型分析就能知道有没有生育能力？核型分析是怎样操作的？从而让学生明确探讨染色体决定性状的思路，进入探究。
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一、 X射线荧光分析的基本原理
高能X射线与原子发生碰撞，激发出一个内层电
子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的 激发态，激发态原子寿命极短，约为10-12s~10-14s， 然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态， 这个过程称为弛豫过程。 弛豫过程可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃 迁。
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定量分析方法：标准曲线法、增量法、内标法等
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定量分析
内标法在工业分析中较多采用。例如，采用X射线衍 射内标法测定烧结矿中FeO含量时，选择NaCl为内 标物质，将其以20%的质量比例掺入已知FeO含量的 磁铁矿和烧结矿标准样品中，通过测量样品中Fe3O4 衍射峰和内标物NaC1衍射峰的强度，获得衍射强度 比值IFe3O4/INaCl，然后根据IFe3O4/INaCl与已知样品中 FeO物相含量，作出定标曲线。实测样品时，按同样 方法掺入内标物质，获得样品中Fe3O4和NaCl衍射 强度比值IFe3O4/INaCl，即可快速获得待测样品中FeO 含量。
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定性分析
不同元素的荧光X射线具有各自的特定波长或 能量，因此根据荧光X射线的波长或能量可以确定 元素的组成。
波长色散型光谱仪
检测器转动的2θ角可以求 出X射线的波长λ，从而确 定元素成份。 由谱线对应能量确定是何 种元素及成份。
能量色散型光谱仪
核分析技术原理 核分析技术的种类
核分析技术特点
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核技术应用概论——核分析技术与方法
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核分析技术原理
核分析技术是基于被测定的材料或样品在射 线和粒子束的作用下，产生相应的辐射特征(射 线、粒子、辐射能量)，或者是有的材料或样品
本身具有辐射特征，利用相应的探测器测量材料
或样品中某核素辐射特征（如特征谱线）确定核 素种类，经过计数效率刻度可进一步确定样品中 核素的活度、含量等信息。 可以定性分析，又可以定量分析。
流气正比计数器主要由金属圆筒负极和芯线正极 组成,筒内充氩（90%）和甲烷（10%）的混合气体。 适用于轻元素的检测。
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3、 检测记录系统
将X射线光子
能量转化为电
信号。
检测器有流气 正比计数器和 闪烁计数器。 闪烁计数器适用于重元素的检测。
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1、 X射线管
X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上， 激发出样品元素的特征X射线。X射线管所消耗功率 的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X
射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
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2、 分光系统
主要部件是晶体
分光器，它的作
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核分析技术应用
物理、化学、生物、地质、考古等学科所研究 的各种实体与物质的分析，如文物鉴定、年代测定、 产地确定、制作工艺水平分析等。
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核技术应用概论——核分析技术与方法
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第二节 X-射线荧光分析
X射线荧光分析的基本原理 X射线荧光光谱仪的基本结构
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定量分析
基体效应是指样品的基本化学组成和物理化学状态 的变化对X射线荧光强度所造成的影响。 化学组成的变化，会影响样品对初级X射线和X 射线荧光的吸收，也会改变荧光增强效应。例如，在 测定不锈钢中Fe和Ni等元素时，由于初级X射线的激 发会产生NiKα荧光X射线，NiKα在样品中可能被Fe 吸收，使Fe激发产生FeKα。测定Ni时，因为Fe的吸 收效应使结果偏低；测定Fe时，由于荧光增强效应使 结果偏高。因此，对于成份和结构复杂的样品基体， 需要用各种算法进行修正，以实现准确分析。
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厚度定量分析
厚度定量分析的依据是厚度为T的某种元素的薄膜的 荧光X射线强度IT与无限厚（实际达到饱和厚度即可） 薄膜元素的荧光X射线强度I∞有如下关系：
IT / I∞=1−e-μs*ρT=1−e-kT
k—与薄膜有关的一个常数 对于单层薄膜厚度，可直接由上式计算获得。 多层薄膜厚度的定量分析与单层薄膜类似，但是需 要考虑外层薄膜对内层薄膜荧光的吸收作用，算法 更加复杂。
致辐射所产生的X射线，其能量可能远大于γ射线，故X射线
的波长范围没有严格的界限，对于X射线荧光分析而言，一 般是指波长为0.001nm～50nm的电磁辐射。对化学分析来说，
最感兴趣的波段是0.01nm～24nm，0.01nm附近是超铀元素的
K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。
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用是通过晶体衍
射现象把不同波
长的X射线分开。 改变θ可观测到不同λ 的荧光X射线。分光晶 体转动θ角,检测器必 须转动2θ角。
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晶体的布拉格衍射定律 2dsinθ=nλ
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核技术应用概论——核分析技术与方法
3、 检测记录系统
将X射线光子
能量转化为电
信号。
检测器有流气 正比计数器和 闪烁计数器。
核技术应用概论——核分析技术与方法
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荧光X射线及俄歇电子产生过程 X射线荧光的能量 或波长是特征性 的。 俄歇电子的能量 是特征性的。 与元素有一一 对应的关系。
荧光X射线及俄歇电子产生过程示意图
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谱线系 原子K层电子被逐 出后，其空穴可 以被外层中任一 电子所填充，从 而可产生一系列 的谱线，称为K系 谱线：由L层跃迁 到K层辐射的X射 线叫Kα射线，由M 层跃迁到K层辐射 的X射线叫Kβ射 线
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核分析技术的种类
核反应分析（NRA)； 卢瑟福背散射（RBS); 离子束分析技术 质子诱发X射线荧光分析（PIXE）； （Ion beam analysis，IBA） 加速器质谱分析（AMS）； 沟道效应分析（CT）；
穆斯堡尔效应； 核磁共振效应（NMR）； 超精细相互作用核分析 （Hyper fine effect analysis） 正电子湮灭效应（PAT）； 中子衍射（Neutron diffraction）； 中子散射（Neutron scattering）； 活化分析技术 （Activation analysis）
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核技术应用概论——核分析技术与方法
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中子活化分析的应用举例（1）
第一起使用中子活化分析侦破的案例。 1958年5月1日傍晚，16岁的加拿大小女孩加埃塔恩· 布查德离家 去埃德蒙斯顿地区的新布朗斯威克镇上买东西。结果在城外的一处早 已经废弃的采煤厂里被人杀害。重点嫌疑人约翰· 沃莱曼，他在几个 月前的一个舞会上和埃塔恩· 布查德相识并开始交往。当警方找到他 并审讯时，他始终坚持说他有几个月没有见过埃塔恩。第二次尸检时， 警方在女孩的指甲上发现缠绕着一根头发，有 25英寸长。为了验证是 否是嫌疑人的头发，警探们把注意力转到了当时尚有争议的中子活化 分析上。把约翰· 沃莱曼头上取下的头发样本和死者的头发，以及现 场发现的头发通过中子活化分析技术测定硫、磷的比例，发现死者的 头发是2．02，约翰· 沃莱曼的头发和死者手上的这根头发则分别是 1．07和1．02，死者手上的头发非常接近约翰· 沃莱曼的头发。法庭 上受审时约翰· 沃莱曼开始仍辩解说自己无罪，但是，当一些科学家 作为专家证人解释这种新技术以及整个检验过程时，法庭的态度明显 倾向于约翰· 沃莱曼有罪。最后，约翰· 沃莱曼收回自己的无罪辩解， 承认自己杀了埃塔恩。被判死刑，后改为缓期执行。
定性定量分析方法
X射线荧光光谱法的特点
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引言
X射线荧光分析（X品中的原子，使之产生荧光（次级X射
线）而进行物质成份分析和化学形态研究的方法。 X射线是一种电磁辐射，按传统的说法，其波长介于紫 外线和γ射线之间，但随着高能电子加速器的发展，电子轫
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二、 X射线荧光光谱仪的基本结构
X射线荧光光谱仪 主要由激发、色散、 探测、记录及数据处
理等单元组成。
由于X射线具有一定 波长，又有一定能量，
因此，X射线荧光光谱
仪有两种类型：波长色
散型和能量色散型。
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缺点是能量分辨率差，探测器必须在低温下保存。 对轻元素检测困难。
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三、 定性定量分析方法
X射线荧光光谱分析是一种相对分析方法，需
要通过测试标准样品确定待测样品的含量。
所测样品不能含有水、油和挥发性成份，更不 能含有腐蚀性溶剂。 样品的形态可以是固态（块状、粉末），也可 以是液态。 样品的制备情况对测定结果的不确定度很大。
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四、 X射线荧光光谱法的特点
分析的元素范围广，从原子序数为11的Na到92的U 均可测定。 荧光X射线谱线简单，相互干扰少，样品不必分离， 分析方法比较简便。 分析浓度范围较宽，从常量到微量都可分析。重 元素的检测限可达1ppm。
可用于样品的无损分析，且快速、准确、自动化 程度高。
第三章 核分析技术与方法
主要内容
第一节 核分析技术基础
第二节 X射线荧光分析
第三节 中子活化分析技术
第四节 同位素示踪技术
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