综述-中子活化分析的应用
核分析的技术-12
第一章 中子活化分析
第三节 中子活化分析技术的应用
热中子活化分析——材料样品分析
⑴硅（Si）材料的分析
Si是一种极为重要的半导体材料，自然界中 硅有三种稳定同位素，其中30Si（丰度3%） 受中子照射后，可生成31Si，反应方程式30Si （n，γ） 31Si，T1/2=2.62h，完全可用纯仪器 法活化分析来做。
热中子活化分析—生物医学样品分析
余下的0.4％是其他81种元素
这些元素的浓度变化情况，它们与生物体的 生理、病理变化的关联等等，都是人们十分 关心的。生物体中的许多微量和痕量元素能 用中子活化分析法来 分 析。 动物和人体的肝、肾内脏、血清、头发、骨 头等均可作为样品，用灰化或冷冻干燥、粉 碎后做成固体样品，在反应堆中辐照。
陨石
n 100 g/kg
第一章 中子活化分析
第三节 中子活化分析技术的应用
热中子活化分析——环境样品
70年代以来，环境污染问题引起全世界 极大的重视，为保护人体健康，需对空 气、水源、土壤污染情况进行监测。中 子活化分析法能用来做这种大量样品的 分析工作和做环境中有害元素(如Hg、As 、Cd等)的自动监测。
第一章 中子活化分析
第三节 中子活化分析技术的应用
中子活化分析技术
使用这一分析技术时，应根据待分析核 素的性质，例如中子核反应截面、元素 丰度、放射性核素的半衰期、干扰情况 ，以及测量精度要求等，选择合适的活 化条件、样品制备方法和测量方法，以 实现高灵敏度、多元素分析。
第一章 中子活化分析
第一章 中子活化分析
中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用
中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用中子活化分析技术是一种利用中子诱导核反应来进行元素分析的非破坏性分析方法，具有高灵敏度、广泛的元素测量范围和准确性高的优点。
它在典型元素定量检测上的应用广泛而重要。
典型元素是指那些在自然界中广泛存在并且在人类活动中起着重要作用的元素，如钙、钾、镁、铁、铜、锌、铝等。
这些元素在生物、环境、食品、地质等领域中具有重要的意义。
而中子活化分析技术能够对这些典型元素进行定量分析，为各个领域的研究和应用提供了重要的支持。
在生物领域，中子活化分析技术被广泛应用于生物样品的微量元素分析。
通过中子活化分析技术，可以准确测定生物样品中微量元素的含量，如血液中的钙、镁、铁等。
这对于生物的生理功能和代谢过程研究具有重要意义，也对于疾病的诊断和治疗提供了可靠的依据。
在环境领域，中子活化分析技术能够对大气、水体、土壤等环境样品中的典型元素进行准确测量。
在环境监测中，中子活化分析技术可以帮助人们了解环境中典型元素的含量和分布情况，对环境污染的来源和影响进行定量分析，为环境保护和治理提供科学依据。
在食品领域，中子活化分析技术能够对食品中的典型元素进行快速准确的定量分析。
食品中的微量元素对于人类的健康和营养具有重要作用，而中子活化分析技术可以对食品样品进行非破坏性的分析，不会影响其品质和营养价值，同时能够提供准确的元素含量信息，有助于食品质量检测和安全评价。
在地质领域，中子活化分析技术能够对岩石、土壤等样品中的典型元素进行定量分析。
岩石和土壤是地质研究的重要对象，而其中的典型元素含量对于了解地质成因、矿物赋存和环境变化具有重要意义。
中子活化分析技术可以对地质样品进行全面、准确的元素分析，为地质研究提供重要的数据支持。
总结而言，中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用广泛且重要。
它能够在生物、环境、食品和地质等领域进行准确的元素分析，为各个领域的研究和应用提供了重要的支持。
随着仪器设备和技术的不断改进，中子活化分析技术的应用前景将更加广阔，为人类社会的可持续发展提供更多有力的支撑。
中子活化分析技术在农业上的应用
中子活化分析技术在农业上的应用
近些年来，许多科学家和农业研究人员发现，中子活化分析技术可以在农业上得到广泛应用。
中子活化分析技术是一种非常有效的核技术，其主要原理是把中子照射到物体上，然后能量就会被转换为另一种物质，并发出放射性示踪物质，从而可以测定和分析物质中的元素含量。
利用中子活化分析技术，能够准确测定农作物中含量各不相同的元素，如磷、氮和钾等，从而更好地掌握农作物的成长情况，进而提出有针对性的施肥等农业技术管理措施。
此外，中子活化分析技术还可以应用在农业土壤研究中，对土壤中的元素进行测定，分析土壤中各种养分的含量，能够有效指导施肥，建立合理的肥料施用方案，进而提高生产率。
此外，中子活化分析技术也可以应用在废水污染研究方面，能够准确地分析废水中的污染物，及时发现问题，制定有效的污染治理技术，从而有效降低农作物对污染的不良影响。
中子活化分析技术的应用还可以扩展到食品安全检测领域，可以检测出食品中的有毒元素，如重金属和有机污染物等，为消费者提供安全的食品。
总之，中子活化分析技术的应用可以为农业生产、食品安全提供良好的保障，它对改善农业效益和食品安全，有很大的帮助。
要想发挥中子活化分析技术在农业上的最大功效，必须加强对技术应用的研究，推广和使用中子活化分析技术，提高技术应用水平，
加快技术研发进度，为建设农业强国做出积极贡献。
反应堆中子活化分析应用进展
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
2、分析软件与算法问题：中子活化分析涉及大量的数据处理和解析工作，需 要高效的软件和算法进行数据处理和分析。目前，尽管已经开发出一些中子活化 分析软件和算法，但仍存在一些问题，如数据处理速度较慢、算法可靠性不足等。 为了解决这些问题，需要进一步优化软件和算法，提高数据处理速度和可靠性。
4、高能中子测量问题：高能中子在反应堆运行过程中扮演着重要角色，但高 能中子的测量难度较大。为了解决这个问题，需要研发更加灵敏和高精度的探测 器和技术，以提高高能中子的测量精度和效率。
谢谢观看
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
3、交叉污染问题：在样品处理过程中，不同样品之间可能存在交叉污染，影 响测量结果的准确性。为了解决这个问题，需要采取严格的样品处理措施，避免 不同样品之间的交叉污染。同时，需要对每个样品进行独立的测量和分析，以确 保测量结果的准确性。
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
4、安全分析
4、安全分析
安全分析是中子活化分析的重要应用之一。在核电站或核设施的安全分析中， 中子活化分析可以用于评估放射性物质的分布和活化产物，进而为安全防护措施 的制定和实施提供依据。例如，在中子源项计算中，中子活化分析可以提供精确 的中子注量率分布，为放射性物质的屏蔽和防护设计提供重要数据支持。
反应堆中子活化分析的基本原理
反应堆中子活化分析的基本原理
中子活化分析的基本原理是利用中子与原子核相互作用，使得特定原子核发 生激发或跃迁，并产生特征X射线或γ射线。通过测量这些特征射线的能量和强 度，可以推断出中子注量率或中子通量分布。在实际应用中，中子活化分析通常 采用多道脉冲幅度分析器（PAA）或高速示波管（HOM）等设备进行测量。
第2章中子活化分析
核分析基础及应用
第二章 中子活化分析
成都理工大学 核自学院
成都理工大学 李丹
1
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
2
核分析基础及应用
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：
(n, α)，(n, p)的等反应生成放射性核素， 处理照射样品，测量放射性活度和射线能 量，可以确定靶样品中某种核素的含量和 种类。
irradiation
Out; radiochemical separation; decay;
measureme nt
11
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
7
核分析基础及应用
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。
8
核分析基础及应用
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
21
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
一、活化分析公式
2. 冷却时间内的放射性活度 在冷却时间内，放射性核衰变，冷却到时刻t1未发生衰变的 放射性核数为：
N (t1 ) N (t 0 )e (t1 t0 )
活度为：
A(t1 ) N (t1 ) N (t0 )e (t1 t0 ) A(t0 )e (t1 t0 ) A(t0 ) D
中子活化分析的应用情况
王家豪 PB15061384
1.材料元素分析中旳应用
• 水泥旳品质受其多种元素旳 相对含量旳影响很大。
2.地质样品旳元素分析
• 玉石原石 • 煤质分析 • 天文学上旳应用
2.1 玉石原石旳分析
对于玉石原石，怎原石旳分析
是这么用手电照一照？
2.1玉石原石旳分析
还是像这么切下一 小块？
2.1玉石原石旳分析
参照：Study on trace element geochemistry of Dushan jade from Nanyang area of Henan Provice by NAA JIA Xiuqin HAN Song WANG Changsui
3. 文物鉴定上旳应用
文物旳年代一般能够比较轻易地鉴定，但是对于其产地和品种就 没那么简朴了。
4. 人体中旳元素鉴定
头发能够反应人体中金属元素旳含量，故能够经过头发样品对人体金属中 毒及缺乏情况进行评估，进而对治疗金属中毒或缺乏提供参照。
4. 人体中旳元素鉴定
• 应用中子活化分析法测定了地方性砷中毒病区病人头发中 23 种 微量元素旳质量分数, 并与北京健康人发中微量元素旳质量分数 进行了比较。成果表白: As, Fe, Re, Ba,Br, Sb 在重病患者发中旳质 量分数最高, 轻病患者次之,正常人最低; 而 Se, Ca 在健康人发中旳 质量分数最高。而且头发中 As质量分数越高, 病人病情越严重。 Fe,Re 和 Ba 等微量元素可能加重砷旳中毒, 而 Se,Ca 和 Co 可能拮 抗砷旳毒性。
中子活化法研究砷中毒病区人发中微量元素旳分布 杨瑞瑛, 张智勇, 朱旭萍 Journal of Nuclear and Radiochemistry Nov. 2023
中子活化分析原理及应用简介_李德红
以及靶核数目 N 成正比, 与活化( 照射) 时间 t 是 指数关系. 在中子活化分析过程中, 样品被中子束活
化后并不立刻进行放射性测量, 而是将活化后的样
品 冷却 ( 衰变) 一段时间, 才开始测量, 若冷却时间
为 t , 则冷却后的放射性活度为
ln 2
ln 2
At =
N
1-
-
e
Tt
1/2
e- T t 1/2
第 24 卷第 6 期 2005 年 6 月
大学物理 COL L EGE PHYSICS
Vol. 24 N o. 6 June. 2006
物理 自然 技术 社会
中子活化分析原理及应用简介
李德红, 苏桐龄
( 兰州大学 物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000)
摘要: 介绍了中子活化分析的基本原理 , 详细给出中子活化方程的推导过程, 概述其主要特点, 通过实例 对其应用进行 了
已经得到大量运用. 4) 无需定量分离, 不受试剂空白影响, 避免了
在痕量分析中定量分离操作的困难, 且不会造成试 剂污染. 这在超微量分析中非常重要.
5) 非破坏性分析, 在考古、艺术品鉴别等非破 坏性分析领域具有特殊优势.
中子活化反应
中子活化反应中子活化反应是现代核物理中具有重大意义的一种反应。
它指的是核反应中质量数增加反应，即原子核把中子转化为更丰富的核素，释放能量的一种反应。
这种反应能在把低质量的原子转化为具有有用能量的高质量的原子，会产生大量的能量。
它的主要用途是通过在低质量的原子核中注入中子来生产一些有用的，高放射性的物质。
另外，促进原子核反应可用于放射性核素衰变，探索和研究原子核中蕴含的物理规律。
中子活化反应的基本原理是，在原子核中通过注入一个或两个中子来改变原子核的质量数和性质。
通过这种原子核中的发生的质量数的变化和能量的释放，反应就发生了。
中子活化反应的研究，主要是研究原子核反应产生的物质种类和生成的物质的性质，包括放射性的物质的分布和生成的衰变产物的生成率。
中子活化反应可以用于制备一些具有重大意义的材料，例如工业以及医疗诊断和治疗所需的放射性核素以及放射性治疗药物，可以把原子核和原子核反应有效地利用起来。
此外，中子活化反应还可用于火电厂的新型堆芯的改进中。
研究中子活化反应需要建立一套良好的研究，包括研究中子和原子核等物理知识，研究原子核反应理论，研究各类原子核反应反应机制，研究中子活化反应产物的性质，以及研究中子活化反应产物的生成与衰变等问题。
中子活化反应应用于工业领域，可以用来生产一些放射性核素，从而获得可用来诊断和治疗疾病的药物。
在建筑工程中也有应用，比如，放射性核素可以用来检测建筑的完整性。
此外，中子活化反应还可用于核能技术中，为火电厂提供更高效率的能源。
总之，中子活化反应是一种具有重大意义的反应，在实验研究中及其应用领域都具有重要意义。
要正确理解和掌握中子活化反应，必须在原子核反应的物理和理论方面有深入的研究，以便更好地利用这种反应。
中子活化多元素分析仪
中子活化多元素分析仪中子活化多元素分析仪是一种用于测定材料中多种元素含量的科学仪器。
它通过利用核反应中子与目标样品原子核相互作用产生核反应，进而测定样品中不同元素的含量。
中子活化多元素分析仪具有快速、非破坏性、准确性高等特点，在许多领域中被广泛应用。
中子活化多元素分析仪的工作原理是利用中子与目标样品原子核发生反应，产生放射性核素，再通过测量核素的放射性衰变来确定原样中不同元素的含量。
中子源一般采用核反应堆或加速器产生。
样品放置在中子源附近，中子与样品发生核反应，产生新的核素，这些核素通过不同的衰变方式放出特定的射线，根据射线的特征可以确定原样中元素的含量。
中子活化多元素分析仪可以广泛应用于各种材料的分析，如土壤、水样、岩石、金属等。
在环境科学领域中，中子活化多元素分析仪可以用来测定土壤中的重金属含量，评估土壤的污染状况。
在地质学领域中，可以用来确定岩石中的元素含量，研究地质过程和岩石的形成与演化。
在冶金学和材料科学领域中，可以用来分析金属样品的成分，评估材料的纯度和质量。
中子活化多元素分析仪具有许多优点。
首先，它具有快速测定的特点，通常只需要数分钟到几十分钟，可以同时测量多个元素。
其次，中子活化多元素分析仪是一种非破坏性分析方法，样品在分析过程中不需要任何处理，可以保留样品的完整性。
此外，中子活化分析的结果准确性高，测量误差通常在1%以下。
然而，中子活化多元素分析仪也存在一些局限性。
首先，中子活化多元素分析仪需要专门的设备和设施，如中子源和辐射防护措施，操作和维护成本较高。
其次，中子活化分析的样品制备和处理比较复杂，需要一定的技术和经验。
此外，由于中子活化分析使用放射性核素，对实验室环境和操作人员的辐射安全要求较高。
总之，中子活化多元素分析仪是一种快速、非破坏性、准确的分析方法，具有广泛的应用前景。
在科学研究和工程领域中，它可以用于分析和研究各种材料的元素组成和含量，为科学研究和工程设计提供可靠的数据支持。
中子活化分析
第一章中子活化分析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。
自从1936年第一次用热中子活化分析元素以来，由于反应堆和加速器技术、γ射线探测器技术和核电子学技术，以及计算机技术的发展，使中子活化分析术得到迅速发展。
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，几乎能分析所有的核素；分析的灵敏度为百万分之一（ppm），甚至可达十亿分之一（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，甚至可以做中子俘获瞬发γ射线活化分析；而且自动化分析的程度很高。
中子活化分析不仅是作为一种常规的元素定量分析方法，已广泛用于生物医学、环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑庭侦查等许多领域；而且也是作为验证其他分析方法可靠性的一种监测手段，在许多场合用于对比测量。
中子活化分析的发展虽已较为成熟，但在进一步提高测量精确度和分析效率及提高分析灵敏度和选择性方面，在改善辐照设备、γ谱仪和谱的分解及计算机程序等方面仍有新的进展。
我们在这一章里主要叙述仪器中子活化分析，并附带介绍中子俘获瞬发γ射线活化分析。
第一节中子活化分析原理中子活化分析是用中子辐照样品，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。
除了辐照样品的制备步骤外，中子活化分析主要包括三个步骤：一是将样品放在中子场中辐照；二是取出已辐照的样品，如有必要可对样品进行放射化学元素分离；三是进行放射性活度测量，然后进行数据处理，按一定的标准化方法求出样品中元素的浓度。
[]1,2一、活化分析公式推导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。
图1.1给出了样品中放射性活度随时间的变化关系。
简述中子活化的原理及应用
简述中子活化的原理及应用1. 中子活化是什么？中子活化是一种利用中子与原子核发生碰撞产生核反应的方法。
中子是一种不带电的粒子，能够与原子核发生强相互作用。
当中子与原子核碰撞时，可能会发生弹性散射、非弹性散射、吸收等反应，其中非弹性散射和吸收反应会导致原子核激发或者产生新的放射性核素。
这种利用中子激发和产生放射性核素的过程就是中子活化。
2. 中子活化的原理中子活化的原理基于以下几个主要过程：2.1 中子激发中子在与原子核碰撞时，可以将原子核激发到高能级。
处于高能级的原子核会通过发射光子或者其他带电粒子来跃迁到低能级。
这个过程一般发生在市面上所称的“冷中子”能量范围内，即几电子伏特到几百千电子伏特。
2.2 中子俘获中子可以被原子核吸收，形成一个新的核素。
这个新的核素可能处于稳定态或者不稳定态，如果是不稳定态，会通过发射一些带电粒子来变为稳定态。
这个过程一般发生在高能中子入射时。
2.3 中子诱发核反应中子还可以诱发原子核发生不同种类的核反应，如（n, α）（中子与原子核碰撞后，原子核发射一个α粒子）、（n, p）（中子与原子核碰撞后，原子核发射一个质子）、（n, γ）（中子与原子核碰撞后，原子核发射一个光子）等。
3. 中子活化的应用中子活化在科学研究、工业生产、环境监测等领域具有广泛的应用。
下面列举几个主要应用领域：3.1 材料分析中子活化分析可以用于材料成分的定量和定性分析。
通过测量样品在中子激发下产生的放射性核素的活度，可以推算出样品中各元素的含量。
这种方法广泛应用于材料科学、地质学、环境科学等领域，可以用于分析金属、矿石、土壤、水等样品。
3.2 放射性同位素生产中子活化可以用于放射性同位素的生产。
通过将靶材料与中子源进行重离子反应，靶材料中的一部分元素会被激活成放射性同位素。
这些放射性同位素可以用于医学诊断、放射治疗、放射性示踪等领域。
3.3 放射性测量技术中子活化分析还可以用于放射性核素的测量。
中子活化在线元素分析仪在水泥生产中的应用
中子活化在线元素分析仪在水泥生产中的应用摘要中子活化在线元素分析仪是跨皮带式物料在线检测系统，可用于在线实时检测石灰石矿或粉磨前生料混合物料中各化学元素含量，计算质量参数控制生产过程。
本文介绍了中子活化在线元素分析仪的基本原理和组成，重点介绍了在线元素分析仪在水泥生产中的实际应用效果以及安装调试和运行中遇到的问题。
关键词中子活化在线元素分析仪；水泥生料自动配料0 引言水泥作为建筑工业的基础材料应用广泛，随着时代的发展，对水泥质量提出更多新的要求。
水泥生产企业传统的配料方式是人工配料，人工取样制样，以荧光分析方法检测生料成分，再进行人工手动调整配比。
人工配料检测速度慢，滞后时间长，检测结果易受人为因素和检测误差干扰，容易造成出磨生料成分波动大、生料三率值合格率低。
为进一步稳定生料成分提高熟料质量，我公司引进中子活化在线元素分析仪用于生料配料。
下面以我公司实际使用情况为例，介绍中子活化在线元素分析仪在水泥生产中的应用。
1 在线元素分析仪的分析原理在线元素分析仪的分析原理是采用中子活化技术瞬间激发γ射线进行探测分析。
慢化后的热中子照射通过分析仪测量装置的物料，物料中各元素原子核与中子发生热中子俘获反应，放射出不同能量的特征γ射线，通过检测特征γ射线的能量辨别物料中元素种类，并通过检测γ射线的强度得出各元素含量。
2 在线元素分析仪的组成在线元素分析仪主要由测量装置、中子源、探测器、信号处理柜和主机几个部分组成。
探测器安装于测量装置的上部，接收来自物料活化后发出的特征γ射线，中子源安装于测量装置的下部。
信号处理柜的电子信号处理单元将来自探测器的模拟信号，通过 ADC 转换为数字信号传送给主机。
主机对这些数字信号进行解析，计算出各元素含量。
水泥生产企业根据生产需求在分析仪主机配料控制系统中设定生料三率值目标值，配料控制系统根据每分钟通过测量装置的物料化学成分探测结果实时调整各组分物料配比，通过OPC通讯实现自动控制。
中子活化分析技术在农业上的应用
中子活化分析技术在农业上的应用中子活化分析法是通过利用放射性核素具有的放射活度和稳定元素的活化能转换为可测量的放射性，以及放射性所产生的能量探测现象来分析物质组成的一种核技术手段。
它可以测定含有放射性素的物质，甚至可以测定无放射性素的物质，具有更高的精确度，更低的检测限和更广泛的适用范围。
因此，中子活化分析技术在农业上的应用日趋广泛。
中子活化分析技术在农业上的应用有很多，其中最为突出的是农业养分测定。
通过中子活化分析，可以测定土壤、植物及其产品中的重金属、钾、钙、镁、磷等养分，并较准确地分析耕地的植物养分含量。
使用中子活化分析技术可以快速准确地测定多种养分，为农业生产提供有力的技术支持，指导农民正确施肥，提高农作物产量，实现农业可持续发展。
另外，中子活化分析技术在植物病虫害防治中也有重要作用。
通过对昆虫及其卵、幼虫的中子活化分析，可以准确对病虫害进行定性及定量研究，以确定其发生及发展状况，从而有效地防控病虫害，降低农业生产损失。
此外，中子活化分析技术还可用于农业产品中污染物的检测，可以根据污染物含量提出有利于保护生态环境和农业科技发展的相关建议。
总之，中子活化分析技术在农业上的应用广泛，既可准确测定农业养分，促进了农业生产的可持续发展，又可有效防控病虫害，减少农作物的损失，更可以提供检测污染物的有效技术支持，发挥了重要的作用。
然而，中子活化分析技术在实际应用中也存在一定的不足。
例如，中子活化分析特别敏感，检测过程需要一定的时间，而且设备投资较大，需要更高的技术水平，面临着一定的安全风险。
因此，在实际应用中，我国应充分利用该技术的优势，加强政策制定，健全安全审查机制，发挥该技术的积极作用，实现农业的可持续发展。
至此，本文对中子活化分析技术在农业上的应用作了一番探讨，从农业养分测定，农作物病虫害防治及污染物检测等方面，分析了中子活化分析技术在农业中的应用，以及存在的不足，并指出了更好地利用这一技术发挥其积极作用的途径。
中子活化分析在煤质分析中的应用_侯新生
第24卷 第4期核 技 术V ol .24,No .4 2001年4月N UCLEAR T ECHN IQ U ESA pril 2001 第一作者:侯新生,男,1949年出生,1975年毕业于原成都地质学院,长期从事放射性物探及核技术应用等工作,副教授收稿日期:1999-11-05,修回日期:2000-02-18中子活化分析在煤质分析中的应用侯新生 马英杰 方 方 邱元德 周蓉生(成都理工学院核原料与核技术工程系 成都 610059)摘要 利用中子活化分析方法对云、贵、川三省部分原煤中的常量、微量及有害元素的含量进行了检测,获知燃煤中主要的固态有害元素的大致分布情况,对防治由燃煤引起的大气污染起到了积极的作用。
同时介绍了原煤燃烧前后大部分固态元素的变化规律。
关键词 中子活化分析,煤炭,微量元素,有害元素中图分类号 O642.5+44当今引起全球关注的威胁人类生存的酸雨、温室效应和臭氧层枯竭都与煤炭燃烧过程中排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物直接有关。
因此提高煤炭利用率、减少污染、保护环境和生态平衡是煤炭合理利用和综合利用的重要内容和主攻方向。
本工作利用灵敏度高、准确性好、多元素、无损害、基本效应小的中子活化分析方法,对我国西南云、贵、川三省部分原煤中某些常量、微量以及有害元素的含量进行了检测。
1 材料和方法1.1 样品采集我国新的煤炭分类法将煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类。
这三大类型的煤炭在西南三省都有出现,其中无烟煤和烟煤主要在贵州、四川,而云南则一半以上是褐煤。
本实验中无烟煤采自四川省的沐川、平武、安县、奉节,贵州省的遵义、兴仁,云南省的富源、南华、峨山。
烟煤采自四川省的甘洛、峨边、峨眉、仁寿、大邑,贵州省的兴仁、荔波、普安,云南省的禄丰。
褐煤采自四川省的盐源、理塘,云南省的景东、石屏、蒙自、南华、寻甸、宜良、保山、澜沧、小龙潭、华宁、景东、思矛。
1.2 实验方法煤样采集后经干燥、研磨、逐级缩分,经过200目网筛后制备成样品。
第二篇 中子活化分析
5
6
中子活化分析
用中子照射样品，使待测核素发生核反应，产生 放射性核素，测定其放射性活度和射线能谱，根据活 化反应截面、粒子束能量和强度、半衰期等，确定被 测样品的元素成分和含量的分析方法。 1936年,赫维西(Hevesy和利瓦伊(Levi)首先提出;40 年代中期以后,在反应堆技术发展的基础上开始得到广 泛应用。
A∞ = N 0 σf
32
3、活化方程式
AB = fσN A ( 1 - e
-λB t1
)e
-λB tC
qA N A = 6.023 × 10 θ A MA
23
6.023 × 10 ⋅ q A ⋅ θ A -λB tC -λB t1 IB = ε σA f (1 - e ) e MA
23
IB ⋅ M A qA = -λB tC -λB t1 23 6.023 × 10 θ A fσ A ε ( 1 - e ) e
27
四、中子活化分析的基本原理
核反应中生成的放射性子核的净增长速度 与两个因素有关： 1）靶核发生核反应的速度； 2）生成子核本身的衰变速度；
28
1、活化后子核的积累 在0～t1时间间隔内连续照射靶核：
dN = n ⋅ v ⋅ N 0 ⋅ σ ⋅ dt = fσN 0 dt
-λ( t1 -t )
AC = A∞ ( 1 - e A∞ = fσN 0
-λt1
)e
-λtC
此过程称样品“冷却”，式中 D = e-λtc 称为冷却因子。
AC = f σ N 0 SD
31
A1 = A∞ ( 1 - e
-λt1
)
随时间t1增加，活化核 的数目呈指数增加; 若t1>>t1/2，则饱和因子 约为1，饱和放射性活度为：
中子活化分析范文
中子活化分析范文中子活化分析（Neutron Activation Analysis, NAA）是一种用于物质样品分析的无损分析方法。
它基于核化学的原理，通过将样品暴露在中子束中，使其发生中子活化反应，进而实现对样品中元素的分析与定量。
中子活化分析的工作原理是将待测样品暴露在由加速器或核反应堆产生的中子束中。
中子与样品中的原子发生弹性碰撞，通过中子俘获产生放射性同位素，这些同位素具有不稳定的核结构，进而放射出特定的射线，如γ射线、β射线等。
通过检测和测量这些放射线的强度和能量，可以确定样品中元素的含量和同位素的种类。
1.灵敏度高：由于中子俘获反应是一种核转变反应，它的灵敏度高，可以实现对微量元素的检测和分析。
相比之下，其他分析方法如原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体发射光谱法的灵敏度相对较低。
2.多元素分析：中子活化分析可以同时分析多种元素。
不同元素对中子俘获的效率和放射性同位素的半衰期有所不同，因此可以通过选择适当的中子源和检测器来实现对不同元素的分析。
3.无损分析：中子活化分析是一种无损分析方法，不需要破坏样品。
这样可以保护样品的完整性，并且在分析过程中可以对样品进行多次分析。
4.反应速度快：中子活化分析的反应速度相对较快。
中子活化反应的半衰期通常在几分钟到几天之间，因此可以迅速得到分析结果。
然而，中子活化分析也存在一些限制：1.中子源选择：中子源的选择对中子活化分析的结果和实验条件有重要影响。
不同的中子源具有不同的能量和强度，对不同元素的分析有不同的适用性。
选择合适的中子源需要在实验前进行充分的研究和评估。
2.样品预处理：由于中子活化分析是一种无损分析方法，对样品的预处理要求较高。
样品应尽可能纯净，避免含有杂质对分析结果造成干扰。
并且样品的密度和形状也会对中子活化分析的结果产生影响。
3.放射性废物处理：中子活化分析的样品在分析过程中会产生放射性同位素，这需要进行放射性废物处理。
正确处理和处置这些放射性废物需要严格的安全措施和合规性。
第二篇 中子活化分析
qA =
6.023 × 10 θ A fσ A εgF ( 1 - e
23
IB ⋅ M A (1 + α )
-λB t1
)e
-λB tC
35
五、中子活化分析步骤
中子活化分析，测量时可使用顺序(延时)测量法或 即时(平行)测量法。顺序测量的样品可粉碎制样，如化 学分析。也可使用不需要粉碎的原样品测量，如核测井 原始样品等。 中子活化分析的主要流程如下：
7
8
一、中子与中子源
1、中子及其分类
中子按能量可划分为： ⎧冷中子 ≤ 0.005eV ⎪ ⎪热中子 ≈ 0.025eV 3 慢中子（0 -10 eV） ⎨ ⎪超热中子 ≥ 0.5eV ⎪共振中子1-1000 eV ⎩
中能中子: 1-100 keV 快中子:0.1- 20 MeV 中子按能量的划分并不严格，各文献之间略有差别。
• 硬件特点： 1、可同时使用6个照射孔道（活化站）； 2、两个缓发γ-Ge（Li）测量站； 3、8个Ge（Li）测量站； 4、两个容量各为6000个样品的贮藏室； 5、用计算机控制样品在活化站、测量站和贮藏室之 间的传送；
45
例：美国萨凡纳河实验室的全自动化堆活化装置
• 软件特点： 1、可实现无人自动连续运行； 2、控制计算机可合理调度，使每个活化测量站在任何时 刻都处理着一个样品，从而达到3500个样品/周的效率 3、软件和数据区设计使当硬件改动或扩充时，程序的修 改减至最小； 4、有完善的诊断功能，以便于硬软件的维修； 5、软件可感知和记录故障，并且正确使用硬件系统中的 备用部件； 6、在线数据处理；
12
一般中子源发射的中子初始能量多在百万电子伏级。 1）同位素源中子能量：几个MeV； 2）而加速器中子源中子能量：十几个MeV； 3）反应堆中子源的中子能量：0.075～17MeV。
中子活化在考古学中的应用
中子活化在考古学中的应用
中子活化分析是一种基于核反应的分析方法，可用于考古学中的许多问题。
通过将样品暴露于中子流中，中子与样品中的原子核发生反应，产生新的核素或释放出γ射线。
这些γ射线可以被探测器测量并用来确定样品中存在哪些元素，以及它们的浓度。
在考古学中，中子活化分析可用于确定古器物中存在哪些元素，从而提供有关制造工艺、地域来源和年代的信息。
例如，通过对青铜器物进行中子活化分析，可以确定它们中含有哪些金属元素，从而推断器物的制造工艺和地域来源。
此外，中子活化分析还可以用于鉴定文物的真伪，因为不同时期的制作工艺和材料使用可能会导致元素组成的差异。
除了文物和古器物，中子活化分析还可用于考古地点的研究。
通过对陶瓷、玻璃、石头等材料中的元素进行分析，可以得出有关这些材料的来源和流通情况的信息。
例如，通过对古代陶瓷中的元素进行分析，可以确定它们的产地和贸易网络，从而了解古代人类的贸易活动和文化交流。
总之，中子活化分析在考古学中有广泛的应用，可以提供有关文物、器物和考古地点的丰富信息，有助于增进对古代文明的认识和理解。
- 1 -。
中子活化分析在古陶瓷原料产地研究中的应用
参 考 文 献:
[ 1 ] 姚桂芳. 略谈杭州乌龟山南宋官窑的烧造年代及其来龙去脉 [C ]. 古陶瓷科学技术国际讨论会论文集, 上海: 上海科学技 术文献出版社, 1992, 389- 393.
[ 2 ] 苗建民, 汪 安, 陆寿麟等. 古陶瓷中痕量元素模糊聚类分析
[J ]. 科学通报, 1993, 4: 379- 3811 [ 3 ] 谌 红. 模糊数学在国民经济的应用 [M ]. 武汉: 华中理工大
紫金土既不同于古官瓷的釉料, 又不同于胎料, 只 能说比较接近于胎料.
( 3) 现代仿官窑瓷器的釉料和胎料产地不同, 而且与古官窑瓷器也不同.
从以上分析可知, 采用 NAA 技术可以同时测 定样品内的几十种微量元素, 对样品分类结果全面 而清晰. 与其它技术相比, 其在古陶瓷原料来源研 究方面具有独特的优势.
反应堆中辐照8 h, 中子通量为3 ×1013 - 7 ×1013 n (cm 2 s1) . 标准有3个, 一个是中科院高能所研制 的混标, 另外两个是中国地质矿产部研制的标准参 考物. 经辐照的样品冷却7- 8 d 后进行第一次 Χ射 线强度测量, 冷却15- 20 d 后进行第二次 Χ射线强 度测量, 用高纯锗多道 Χ谱仪测量 Χ射线强度. 利 用中子活化分析相对法、多能峰和多标准平均法测
学出版社, 1984, 97- 148.
Appl ica tion of Neutron Activa tion Ana lysis in
Ξ
Study of Anc ien t Ceram ics
L I Guo 2x ia1, ZHAO W ei2juan1, GAO Zheng2yao 1, L I Rong2w u2, X IE J ian2zhong1, W U X iao 2li3, YAO Gu i2fang3, HU AN G Zhong2x iang4, J IA X iu2qin4, HAN Song4 (1 F acu lty of P hy sica l E ng ineering , Z heng z hou U n iv ersity , Z heng z hou 450052, C h ina;
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中子活化分析的应用情况王家豪PB5061384摘要就中子活化分析的应用情况的评述, 包括中子活化分析技术在考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学等领域中的应用。
关键词中子活化分析应用考古学土壤科学地质学环境科学材料流行病学前言中子活化分析（NAA）具有很高的的准确性和可靠性，其准确度在5％左右，相对精度通常优于0.1％[1]。
NAA可以测定多达74种元素，并且检测限很低，从1～106ng/g不等。
其还具有样本量小（1-200mg）,不必用化学试剂处理样品，对样品无损等优点。
中子活化分析的应用已经有相当长时间的历史，自从1936年被Hevesy 和Levi发明后不久就得到了广泛应用，并且相对成熟。
虽然现在已经有了ICP-AES和PIXE等方法，但是由于NAA的独特优点，其目前的全球应用仍非常广泛行分析。
因此本文对中子活化分析的应用情况进行介绍，包括考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学几个方面。
1.考古学使用中子活化分析来确定文物标本（如陶器[2,3]，黑曜石[4]，燧石[5]）等的元素特征，并将其与对应文物的来源联系起来。
在过去的十数年中，考古学家通过对42,000多个标本中的大约三十种元素的分析，已经积累了大量的粘土，黑曜岩，燧石和玄武岩的化学指纹数据库。
这些数据库与强大的多元统计方法（即主成分分析，因子分析，判别分析和马氏距离概率）相结合，可以使很多考古文物的来源具有高度的可信性。
这些来源信息可以帮助考古学家重建史前人类的习惯。
在中国的考古界主要用于对陶瓷类文物的分析，具体的有对于陶瓷年代的鉴定[6]，古瓷的着色机理[7]，同一产地出产陶瓷的年代划分[8]，陶瓷起源的探究等[9,10]。
2.土壤科学农业上需要使用大量的化学品如化学肥料，除草剂，杀虫剂等，其中难以降解的化学物质被雨水冲刷后可进入土壤或随水流移动，用稳定的示踪剂（溴化物等）来标记这些化合物，，再用NAA来分析土壤，土壤学家可以量化在各种环境和土地利用影响下的农用化学品的分布。
在1998年一项研究中，作者应用低浓度的Br作为示踪剂，研究了农业小分子化学物质渗入深层土壤的路径和这个过程中在什么深度会有最大的残留量等[11]。
3.地质学通过中子活化分析对岩石样品中的稀土元素和其他微量元素进行分析，可以帮助地球化学家研究不同岩石的形成过程。
除了对地球化学过程进行建模之外，中子活化分析在地质学上的其他应用还包括矿床的定位和地质事件的分析。
例如，近年来我国活化分析工作者与地质学家合作, 发展了深部隐伏矿探测的“地气法”, 即通过收集和测定深部矿体金属气溶胶经地壳毛细作用, 升至地面的气体中的多种痕量元素, 推断矿体的存在。
通过NAA在意大利和丹麦发现形成于6500万年前的石灰石矿床中异常高浓度的铱，该研究结果支持这样的理论，即在大型陨石撞击地球之后不久就发生了恐龙的灭绝。
此外，通过NAA对地质样品中某些特定元素的分析, 可以为火山成因说、混合说等不同地质模型提供证据。
NAA还可广泛用于陨石学研究, 宇宙尘的研究, 宇宙成因的研究等。
4.环境分析中子活化分析可以对环境样本中的不同污染元素进行含量测定，从而推断环境状况。
例如在水污染研究中的应用，可吸附性卤素素(AOX)是一项表征有机卤化物的国际水质指标，2013年的一项研究中[12]，作者采用中子活化技术测定了某纸浆厂污水和医院污水可吸附有机卤素的含量，结果表明，纸浆厂和医院污水中的有机卤素含量均远远超过河水自来水等对照组，以有机氯含量为例，纸浆厂造纸污水，医院废水，河水，自来水中的有机氯含量（ug/L-1）分别为157.8，357.6，7.5-88.4，8.5-62.3。
医院和造纸厂的废水污染问题不容忽视。
也可用对大气污染物颗粒的研究，在2007年的一篇论文中[13]，作者对北京周边的PM10和PM2.5颗粒进行采样测量，得到了其中元素的精确含量与相对比例，主要元素有In,Cl,Ag,Au,Hg,Zn等，从而为得知污染源，进行相应的调控提供了一定的依据。
在固体污染物方面，中子活化分析也有应用，比如煤质的分析，部分原煤中含有大量的砷，铬等有害元素，在2001年发表的一项研究中[14]，作者运用中子活化分析，对云，贵，川三地产的原煤进行了分析，获知了不同产地的原煤的污染元素的含量，对于开发优质资源，减少燃煤带来的环境污染有一定的参考意义。
同样的，在2014年的一项研究中[15]，作者通过对苔藓样品的中子活化分析，对墨西哥Toluca峡谷地区的污染状况进行了评估，研究发现不同地区苔藓样品中As, Cr, Hg, 和Rb等有害元素的含量各不相同，从而可以通过这些元素的分布来评估各地区的污染状态为治理环境污染提供参考。
5.材料行业中子活化分析可以用于测量半导体和其他高纯度材料中的杂质或者掺杂物的痕量和超痕量元素浓度。
半导体器件的质量受到在器件制造期间掺杂的B，P，As，Au等元素或残留的污染物的强烈影响。
小于1ppb的少量杂质可能对半导体器件的质量产生重大影响。
NAA 以其低样品需求量，对样品处理少，灵敏度高等优点被作为首选的元素分析方法，能够准确测出半导体器件中的各种元素含量，进而对产品工艺进行改进，提升产品质量[16]。
此外，NAA在并非要求高纯度的材料分析中也有应用，比如已经小型化的中子活化分析在线水泥质量分析仪，玻璃制品的质量分析等。
6.流行病学在非黑素瘤皮肤癌的研究中的应用。
有证据表明，高于正常摄入量的砷可能增加患非黑色素瘤皮肤癌的风险。
达特茅斯医学院对这个假设进行验证，在新罕布什尔州人口中进行研究，他们通常在其饮用水供应中摄入较高水平的砷，这些水通常是来源于一个住宅或几个住宅的水井。
指甲中的砷浓度与饮用水砷含量直接相关，而测量指甲中砷含量则是通过NAA 来进行。
基因敲除小鼠模型囊性纤维化的研究，哥伦比亚大学的一项研究使用NAA以测量Ca，Mg，P，Na，K，F，Cl，Br和Mn来衡量基因敲除小鼠和正常小鼠的骨和牙齿矿化差异。
在国内2003年进行的一项研究中[17]，研究者运用中子活化分析，对砷中毒地区病人的头发样品中的微量元素含量进行分析，并与北京地区正常人的样品得到的结果进行对比，结果表明: As, Fe, Re, Ba,Br, Sb 在重病患者发中的质量分数最高, 轻病患者次之,正常人最低; 而Se, Ca 在健康人发中的质量分数最高。
并且头发中As质量分数越高, 病人病情越严重。
Fe,Re 和Ba 等微量元素可能加重砷的中毒, 而Se,Ca 和Co 可能拮抗砷的毒性。
这样的结果对治疗金属中毒病人有一定参考价值。
7.食品安全近年来食品安全问题备受关注，食品中有害元素的含量可以反映食品是否被污染。
在我国部分食品的微量元素结构测定和制定食品卫生微量元素标准中，NAA技术做出了一定的贡献。
在2010年的一项报告[18]中指出，作者对来自不同地区的部分食品（包括大米、小麦、胡萝卜、芹菜、洋葱、绿茶、对虾和猪肝）进行了多元素中子活化分析。
测定的总元素有30个，其中营养元素为Cr，Cu，Fe，Mo，Rb，Se，V，Zn。
毒性元素为As，Cd，Sb，Th。
普通元素是Al，Ba，Br，Ca，Ce，Cl，Co，Cs，He，K，Mg，Mn，La，Lu，Na，Sc，Sm，Yb。
分析结果表明毒性元素分布为：As：虾>肝>大米>小麦／蔬菜；Cd仅在岳阳大米有少量，含量值接近探测限(DL)；Sb：绿茶>洋葱>芹菜>其它；Th在所分析的食物中没有差异。
国内进行的另一项研究中[19]，作者详细测量了不同品种茶叶中的氟含量，结果表明，茶叶中氟含量的高低依次为黑茶、红茶、乌龙茶、绿茶，个别黑茶氟含量高达276 mg/kg,超出国家限量标准(≤200 mg/kg)，存在饮用安全风险。
8.法医学中子活化分析在法医学方面也有一定的应用，其历史可追溯到1956年加埃塔恩·布查德的谋杀案，尸检时，警方发现小女孩指甲上缠绕的一根头发，同通过对这根头发进行中子活化分析，并与重点嫌疑人约翰·沃莱曼的头发样品得到的结果进行对比，确认了布莱曼的作案嫌疑。
中子活化分析可以检验出1英寸长的头发中的14种元素，而100万人中，据估计只有两人能达到九种元素的含量接近。
在著名的1976年John Norman Collins案件中[20]，同样运用到了中子活化分析，对头发样品进行分析，以确定样品是否来自同一个个体。
此外，中子活化分析还可以检测出使用枪械射击后在身体上残留的痕量S，NO2等的存在，以推测被检测者是否在近期使用过枪械。
总结中子活化分析的应用已经相当成熟并被应用于很多的领域。
但是，其他非核技术如ICP 和ICP-MS的发展已经导致NAA使用量的下降，特别是在人类中和其他生物样本中。
不过，在一些领域中NAA仍然是不可替代的，例如难以溶解的固体材料的分析；在痕量元素的分析中，由于被其它物质污染的可能性非常大的分析，NAA也无法被替代；对精确度要求很高的分析中NAA也无法被替代。
而且，与很多其他技术相比，NAA一般不需要进行任何特殊的样品预处理，并且对样品是无损的，在进行NAA后还可以进行其它的分析，在许多情况下，这是非常重要的，可以预见NAA在将来仍将拥有广泛的应用。
参考文献1.Pollard, A. M., Heron, C., 1996, Archaeological Chemistry. Cambridge, Royal Society ofChemistry.2.Descantes C H , et al. J Radioanal Nucl Chem, 2004,262(1): 83- 913.McClure S B, et al. Journal of Archaeological Science, 2006. 33: 671- 6804.Meloni S. J Radioanal Nucl Chem, 2007, 271(3): 533- 5395.Glascock M D, et al. J Radioanal Nucl Chem, 2004, 262(1): 97- 1026.龙泉窑古陶瓷年代断定的中子活化分析和Bayes判别谢国喜, 冯松林, 冯向前, 朱继浩, 闫灵通, 李丽《原子能科学技术》2009年6期7.古汝瓷着色机理和烧制技术的研究李国霞, 杨雷, 赵维娟, 高正耀, 谢建忠, 张斌, 李融武, 孙新民, 冯松林, 贾秀琴, 韩松, 黄忠祥，2002 - 02古陶瓷科学技术国际讨论会8.江西湖田窑青白釉瓷的中子活化分析程琳, 冯松林, 樊昌生, 张文江- 《硅酸盐学报》2004年9期9.古耀州瓷釉起源的中子活化分析李国霞, 胥爱军, 李融武, 谢建忠, 冯松林, 范东宇, 张颖, 柴之芳, 禚振西, 高正耀, 赵维娟- 《原子能科学技术》2003年4期10.黄冶窑唐三彩和耀州窑唐三彩起源关系的中子活化分析李国霞, 赵维娟, 李融武, 谢建忠, 郭敏, 冯松林, 高正耀, 禚振西，2006 - 第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会11.Kazemi, H.V., Morris, J.S., Anderson, S.H. et al. J Radioanal Nucl Chem (1998) 235: 249.https:///10.1007/BF0238597012.污水中可吸附有机卤素(AOX)的中子活化分析刘国卿，罗奇，张鸿，童永彭，孙慧斌核化学与放射化学2013年6月第35卷第3期13.大气颗粒物PM10和PM2.5元素组成的中子活化分析杨伟涛，倪邦发，王平生，田伟之，孙爱华，沈立等原子能科学技术2007年3月第41卷第2期14.中子活化分析在煤质分析中的应用侯新生马莫杰方方邱元穗周蓉生核技术2001年月第24卷第4期15.Application of Neutron Activation Analysis for Determination of As, Cr, Hg, and Se in Mossesin the Metropolitan Area of the Valley of Toluca, MexicoR.Mejía-Cuero, G.García-Rosales, L.C.Longoria-Gándara, M.C.López-Reyes, andP.Ávila-PérezJournal of Chemistry Volume 2015, Article ID 27832616./HPM.html17.中子活化法研究砷中毒病区人发中微量元素的分布杨瑞瑛，张智勇，朱旭萍核化学与放射化学2003年11月第25卷第4期18.中子活化分析用于我国部分食品的微量元素结构研究张贵英，刘存兄，肖才锦等《第十二届全国活化分析学术交流会论文摘要汇编》2010年20. Keyes, Edward (1976). The Michigan Murders. Reader's Digest Press. ISBN 978-0-472-03446-8.。