中子活化分析技术
《中子活化分析技术》课件
中子活化分析技术可以对样品进行无损分析，不会破坏样品。
3 广泛应用
中子活化分析技术在环境监测、材料科学、医学研究等领域有着广泛的应用。
中子活化分析技术的发展历程
2 0世纪4 0年代
中子活化分析技术首次被提出。
2 0世纪50年代
发展出用反应堆产生高强度中子 束的方法。
2 0世纪60年代
发展出多道γ能谱法和低能量中子 活化法。
数据处理方法
中子活化分析数据处理方法主要包括峰面积法和峰高法。其中峰面积法是一种常用的分析方法，利用γ能谱峰的面积 与元素含量成正比关系进行元素含量分析。
中子活化分析技术的优缺点
优点
准确度高、非破坏性、灵敏度高、分析范围广、可同时分析多种元素。
缺点
需要配备高强度的中子源，分析时间较长，对样品数量和形状有一定要求。
中子活化分析技术
中子活化分析技术是一种非破坏性分析技术，通过中子源激发样品中核素发 生核反应，分析样品中元素的含量和组成。本课件将带您了解中子活化分析 技术的发展历程和应用领域，以及实验步骤和数据处理方法。
中子活化分析技术简介
什么是中子活化分析技术
中子活化分析技术是分析元素含量和组成的一种无 损分析方法。
中子活化分析技术的应用领域
考古学
通过分析考古遗物中的元素含量， 了解人类活动和文化演变历程。
材料科学
分析材料中微量元素的含量、分 布和迁移规律，为材料的研究和 开发提供依据。
医学研究
用于研究药物的吸收、分布、代 谢、排泄等过程，以及分析组织 中的微量元素含量。
环境监测
研究环境中污染物的来源、运移、 转化等过程，评价环境质量和污 染程度。
中子源的分类及特点
前处理中子活化分析地样中稀土元素的方法
前处理中子活化分析地样中稀土元素的方法从古至今，稀土元素在生活中占有重要地位，它们具有独特的化学性质，如强磁性、良好的稳定性、高熔点和较高的灵敏度等，这使其成为重要的原材料，广泛应用于微电子、磁性材料、润滑剂和制药等领域，从而成为现代社会发展不可或缺的重要组成部分。
因此，研究稀土元素含量和分布规律，以及它们在自然界中的迁移转化关系，对于科学家们来说是非常重要的。
为了研究稀土元素在自然界中的分布特征，科学家们开发出了前处理中子活化分析技术（NAA），这是一种常用的核磁共振分析技术，具有更高的精度、更高的检测灵敏度和更广泛的应用范围，可以有效地测试地样中的稀土元素。
前处理中子活化分析技术（NAA）包括以下几个基本步骤：首先，从地表采集样品，并将其研磨细化；其次，在特定环境下进行中子反应，使样品中的稀土元素发生放射性衰变反应；然后，将反应后的样品放入核磁共振（NMR）仪器中进行分析测试；最后，将测试结果与应用标准进行比对，确定稀土元素的浓度分布特征。
前处理中子活化分析技术（NAA）是一种可靠、灵敏、高度精确的分析技术，广泛应用于监测地下水和空气中的稀土元素浓度，帮助科学家们确定其在自然界中的分布特征和迁移转化规律，促进科学家更好地理解稀土元素存在的本质，并且提高了研究成果的准确性。
前处理中子活化分析技术（NAA）的发展也为现代社会带来了重大的积极影响，有助于提高对稀土元素的利用效率，充分开发稀土资源的潜力，填补国内稀土元素的供应缺口，从而为智能手机、航空航天、新能源等领域的发展起到重要的推动作用。
总的来说，前处理中子活化分析技术（NAA）是一项重要的技术，其理论和应用一直受到广泛关注，有助于科学家们更好地理解稀土元素存在的本质，提高了研究成果的准确性，促进了现代社会的发展进步。
但是，在进行实际应用时，由于能量损失的存在，样品的纯度影响，以及仪器的灵敏度和精度等，均可能对实验结果产生一定影响，因此，在进行实际应用时，应当尽量采取可靠的前处理措施，以保证实验结果的准确性。
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。
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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
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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
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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
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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
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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
中子活化法
其三，由于核衰变及其计数的统计性，致使中子活化分析法存在的独特的分析误差。误差的减少与样品量的 增加不成线性关系。
常用的中子核反应
按中子能量范围的不同，中子活化分析可区分为慢中子活化分析和快中子活化分析。慢中子活化分析是通过 (n，γ)俘获反应生成放射性核素。大多数核的慢化中子活化截面很大，故分析灵敏度高。快中子活化是通过(n， p)、(n，α)、(n，2n)和(n，n’ γ)阈能反应生成放射性核素。快中子的活化截面比慢中子的活化截面小，但 对轻元素分析具有较高灵敏度。快、慢中子活化分析技术包括辐照源的选择、样品的制备和处理、干扰反应影响 的考虑、放射性测量和数据处理等实验方法和技术 。
活化分析步骤
活化分析大体分为5个步骤：
本法的特点在于灵敏度极高，可进行ppt级以下的超痕量分析；准确度和精密度也很高；可测定元素范围广， 对原子序数1-83之间的所有元素都能测定，并具有多成分同时测定的功能，在同一试样中，可同时测定30-40种 元素。因而适用于环境固体试样中的多元素同时分析，如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测 量。由于仪器价格昂贵，分析周期较长，操作技术比较复杂，在我国尚少配置。它是大气颗粒物的多元素同时分 析方法中灵敏度较高的一种，在国外环境监测中广为应用 。
的优缺点
优点
缺点
其一，灵敏度高，准确度、精确度高。NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-1012g，其精度一般在±5%。
其二，多元素分析，它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供 样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。
月球土壤中子活化分析
月球土壤中子活化分析
月球土壤中子活化分析
，标题：月球土壤中子活化分析
月球土壤中子活化分析是一种月球岩石样品的实验技术，旨在确定月球土壤的
化学组成和结构。
这种技术对于了解地球各大表面的构造，进而了解地质学历史是非常重要的。
它利用集束中子源(BNCT)向样品中发射中子，使其中的原子吸收中子，这一过程被称为活化(neutron activation)，产生放射性核素，这些放射性核素的量和浓度可以用来分析样品的化学组成。
月球土壤中子活化分析研究的数据对于确定月球土壤物理和化学特性是非常重
要的。
它可以用来识别月球表面从它的核心附近的巨大熔岩流失的新矿物组合，并确定月球深层表层的化学组成。
月球土壤中子活化分析还可以帮助研究人员确定不同岩石样品之间的化学差异，从而解释月球表面特定地区的地质特性。
月球土壤中子活化分析在过去几十年来已经广泛应用，它在月球探测计划中也
被广泛使用。
它使我们能够研究月球表面的构造、成因和过程，从而改进月球土壤样品的分析。
此外，它还能帮助我们确定潜在的地质参考样品，从而提高地质性质的可能性。
月球土壤中子活化分析可以帮助了解月球结构和表面组成的构造变化。
它的结
果提供了显着的帮助，使我们更好地了解月球形态学特征，以及月球表面构造和地质历史。
中国陆地水元素组成的中子活化分析试验
中国陆地水元素组成的中子活化分析试验
中子活化分析是一种新兴的实验技术，它可以用来测定物质中不
同元素的含量。
它是比传统分析方法更精确、更方便、更快速的一种
方法。
此外，它可以extract新未知物质的chemicochemical原子成份，分析和比较不同物质的浓度分布和累积，以及识别以前未被发现的未
知元素和它们的组成分布情况。
中国陆地水元素组成的中子活化分析试验是一项由中国海洋环境
科学研究中心一研究小组完成的重要研究工作。
该组用游离中子源对
中国各省、自治区和直辖市的水样进行游离中子活化分析，构建了中
国陆地水质元素含量分布格局。
研究发现，各个省份和自治区的水样
中都含有大量元素，其中以氯、硫、铵、氟最多，其次依次是铁、锰、铜和锌等，继其后的是铅、镉、砷和汞等。
综合考虑水处理过程中的
破坏物质特性，水样中还存在大量有毒、有害元素，如硅、锆等。
该研究结果表明，中国广大省份和自治区的水样中含有多种微量
元素，相应的元素的分布也不尽相同。
它只是仅仅是中国水质特征的
粗略展示，以后可以根据不同区域水质的分布特性，采取有针对性的
管理措施做出更科学、更合理的污染防治策略。
中子活化分析
中子活化分析中子活化分析（NAA）[仪器中子活化分析instrumental neutron-activation analysis (INAA)]最初由匈牙利放射化学家Hevesy和Levi于1936年提出，直到60、70年代才广泛使用并日趋成熟。
目前使用中子活化分析技术可分析周期表中的大部分元素，并且随着实验技术和数据处理方法的不断完善，已建立在线分析系统，从而使中子活化分析的应用范围迅速扩大，现已在材料科学、环境科学、地质科学、生物医学、考古学和法学等领域得到广泛应用。
NAA法特别适合考古学中的元素分析。
它与其他元素分析法相比较，有许多优点，其一是灵敏度高，准确度、精确度高。
NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-10-12g，其精度一般在±5%。
其二是多元素分析，它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。
第三取样量少，属于非破坏性分析，不易沾污和不受试剂空白的影响。
还有仪器结构简单，操作方便，分析速度快。
它适合同类文物标本的快速批量自动分析，其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也无法测量。
此外，探测仪器也较昂贵。
1、中子活化分析原理及操作所谓中子活化分析是利用有一定能量和流强的中子、带电粒子或高能r光子去轰击待分析样品，使样品中核素产生核反应，生成具有放射性的核素，然后则测定放射性核素衰变时放出的瞬发辐射或缓发辐射，对元素作定性定量分析，从而确定样品中的元素含量。
中子活化分析的基本过程如图所示（见图廿八）。
首先寻找最佳方案，熟悉样品的属性，大致特征，计算最佳辐射条件和冷却时间。
接着，制备样品和标准样品，后者为防止反应堆中子强度变化带来的误差作参照标准。
不同形态的样品采取不同的制备方法。
固体块直接截取放入容器中，粉末状还应称重，液体要放在聚乙烯容器或石英安瓶内，气体量好体积后放入石英管中。
堆中子活化分析技术概述
堆中子活化分析技术概述一、前言中子活化分析技术自20世纪30年代产生以来，由于其灵敏度高等优点，一直是一种重要的分析手段。
目前，这种技术已被广泛地用于地化分析、环境分析、材料分析等领域。
二、方法原理中子活化分析简单地可分为两个部分，即样品经中子辐照转变成放射性物质（活化）和用探测器采集活化后的样品所放出的γ射线，对其进行定性、定量分析。
反应堆（实验型）是最好的中子源，小型游泳池式反应堆的辐照孔道内中子通量可达1×1013 n.cm -2.s -1，且温度低，能够满足大部分的活化分析要求。
在辐照过程中，样品中的稳定同位素主要与热中子（E=0.025eV ）发生核反应，生成相应的放射性同位素，如23Na + n 24Na + γ 或 23Na （n ，γ）24Na而大部分所生成的放射性同位素会衰变并放出γ射线。
这些核素有固定的半衰期，γ射线能量具有特征性，即与核素存在对应关系，如24Na 的半衰期为15 h ，特征γ射线能量为1368 keV 。
因此，中子活化技术可对样品作定性分析，即通过测量活化后样品放出的特征γ射线能量来确定样品中的元素组成。
特征γ射线强度与样品中相应的元素含量有关，两者间的换算可由以下公式得出，活化方程式：c i t t e e f MQP I λλεσθ---∙∙=)1(10023.623 式中：I — 放射性核素在探测器上的照射量率；Q — 样品中靶元素含量；P — 样品质量；θ — 放射性核素的丰度；M — 靶元素的原子量；σ — 靶核的中子活化截面；f — 辐照孔道的中子通量密度；ε — 探测系统的探测效率；λ — 放射性核素的衰变常数；t i — 辐照时间；t c — 冷却时间。
显然，换算过程是很复杂的，涉及到一些即时性因素，如中子通量密度、辐照时间和冷却时间。
所以，活化分析通常采用相对测量方法，即将待测样品与标准物质在相同条件下辐照、测量，通过比较两者特征γ射线的强度，根据标准物质中已知的元素含量来确定待测样品中相应元素的含量，从而达到定量测量的目的。
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。
仪器中子活化分析法测定中药材中微量元素
仪器中子活化分析法测定中医药材中微量元素摘要：黄芪、当归的根，甘草和党参，这些通常被用作为中国传统医学的药材，由仪器中子活化分析法（INAA）分析。
研究的样本收集于中国甘肃省的西北部，并在中国原子能科学研究院 (CIAE)通过15兆瓦重水反应堆进行辐射。
感应活动由一个校准低背景的c-分光计配备有高效率同轴高纯锗（HPGe）检测器进行计数。
对草药中十八种微量元素（钙，铁，钠，锌，钡，铷，铈，铬，镧，钴，钍，铯，锑，钪，钐，铪，铕和铽）的浓度进行了测定。
本文还对草药的药理作用和某些元素的含量之间可能存在的联系进行了讨论。
测量结果与文献报道的值进行比较。
关键词：中子活化分析；药用植物；微量元素简介近年来，作为一种替代方法，传统的草药已经不仅在发展中国家，而且在发达国家广泛使用。
除了有机化合物的身份，药用植物中元素含量的知识也是十分重要。
多种微量元素的活性成分对其疗效的形成发挥了重要作用。
这些元素对人体的各种代谢过程至关重要。
它们与人类的生长和一般健康状况密切相关。
这些元素的缺乏或不平衡可能导致生理紊乱。
此外，随着工业化和环境的污染，有必要检查药材中某些有毒元素的含量。
因此，药材中某些微量元素浓度的信息是有重大意义的。
有以下一些通常用于微量元素分析的技术：原子吸收光谱法（AAS ），能量色散X射线荧光（ EDXRF ），电热原子吸收光谱法（ ETAAS ），电感耦合等离子体原子发射光谱法（ ICP-AES ），电感耦合等离子体质谱（ICP -MS ），粒子激发X射线荧光分析（PIXE ），光子活化分析（ PAA ）和带电粒子诱发活化分析（ CPAA ）。
仪器中子活化分析（ INAA ）是一个用于测定多元素微量水平有着较高灵敏度，较普通方法可靠而有效的方法。
来自不同国家的几位作者进行了他们各自国家的药材用中子活化分析报告。
然而，并有没有关于中国的草药足够的数据分析。
在这项工作中，我们首次利用中子活化分析方法确定了四种重要中药中的18个元素，我们希望我们的发现将对设定的药用植物中元素含量的基准有用。
中子活化分析技术
同位素中子源 （Radioisotope）
Neutron yield units ： s-1µ g-1 1. (alpha, n)中子源: 9Be + 4He → 12C + n 10Be + 4He → 13N + n +e+ 1.07MeV
2. 自发裂变中子源(Spontaneous fission) For 252Cf, yield=106 µ g-1 s-1
A t ' 标 f N标 (1 e
A t ' 样 f N样 (1 e
0.693t / T1 / 2
)e
)e
0.693t '/ T1 / 2
0.693t / T1 / 2
0.693t '/ T1 / 2
由式3-8和式3-9，可推出
At '样 At '标 N样 N标 W样 W标 nt '样 nt '标
中子活化分析定量方法---绝对法
中子活化分析定量方法—相对法
中子活化分析定量方法—相对法
将样品盒待分析元素标准在相同的条件下进行照射 和测量，然后将样品中待测元素的特征 射线 与标准的 放射性相比，获得待测元素的含量
中子活化分析定量方法—相对法
中子活化分析定量方法—相对法
中子活化分析定量方法—相对法
中子探测
• 中子不带电,不能直接使原子电离,中子探测分二步: 1) 利用中子同原子核发生某种作用产生带电粒子或光子; 2) 利用核探测器探测这些带电粒子或光子。 • 主要探测方法有： 1）核反应法：产生带电粒子，对物质产生电离； 2）核反冲法：中子与核弹性碰撞，反冲核能量耗于电离； 3）核裂变法：裂变碎片能量耗于电离，产生脉冲； 4）激活探测法:中子照射物质,使其部分变为放射性元素。
第2章-中子活化分析
第2章-中子活化分析第 2 章中子活化分析在现代科学技术的众多分析方法中，中子活化分析无疑是一颗璀璨的明珠。
它以其独特的原理和强大的功能，在众多领域发挥着重要作用。
中子活化分析的基本原理并不复杂。
简单来说，就是将待分析的样品置于中子束中，样品中的原子核与中子发生反应，从而被“激活”。
这些被激活的原子核会发生衰变，同时释放出具有特定能量和半衰期的放射性射线。
通过对这些放射性射线的测量和分析，就能够确定样品中所含元素的种类和含量。
这种分析方法具有极高的灵敏度。
哪怕是对于含量极低的微量元素，中子活化分析也能够准确检测出来。
这使得它在地质、环境、生物医学等领域具有无可替代的优势。
例如，在地质研究中，它可以帮助科学家们了解地球内部元素的分布和演化；在环境监测中，能够精确检测出土壤、水和空气中的微量污染物；在生物医学领域，对于人体组织中微量元素的分析，为疾病的诊断和治疗提供了重要依据。
中子活化分析的准确性也是其突出特点之一。
由于其基于原子核的反应，不受样品的物理形态和化学状态的影响，所以分析结果的准确性非常高。
而且，它还具有非破坏性的优点。
在分析过程中，样品不会受到破坏，这对于珍贵的文物、艺术品等的分析尤为重要。
然而，中子活化分析也并非完美无缺。
首先，它需要使用中子源，而中子源的获取和使用往往受到严格的监管和限制。
这不仅增加了分析的成本，也在一定程度上限制了其广泛应用。
其次，由于涉及到放射性物质，对实验人员的安全防护要求极高。
此外，分析过程相对较为复杂，需要专业的设备和技术人员，数据处理也需要一定的时间和专业知识。
在实际应用中，中子活化分析需要遵循一系列严格的操作流程。
首先，样品的采集和制备至关重要。
样品必须具有代表性，并且要经过精心的处理，以确保其符合分析的要求。
然后，将样品放入中子束中进行照射，照射时间和中子通量需要根据样品的性质和分析的目的进行精确控制。
照射完成后，需要对样品进行放射性测量，这通常需要使用专门的探测器和测量仪器。
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；
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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；
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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。
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2. 超精细相互作用核分析（Hyper fine effect analysis）
• 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（Mössbauer effect）、 扰动角关联效应、核磁共振效应、正电子湮 灭效应（Positron-annihilation technique， PAT）、 中子衍射（Neutron diffraction）和 中子散射（Neutron scattering）技术等。
中子的基本性质（The basic property of neutron） Mass ---- >Mp , Mn=1.008665012 u Charge ---- zero 实验测得中子在电场中偏转 → (-1.5 ± 2.2) ×10-20 e Half life ---- 10.69 min n → 1H + e + 反中微子 Decay energy ---- Emax = (782 ±13) keV Spin ---- 1/2
• • •
• •
3.活化分析
• 活化分析技术始于1936年，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。
A t ' 标 f N标 (1 e
A t ' 样 f N样 (1 e
0.693t / T1 / 2
)e
)e
0.693t '/ T1 / 2
0.693t / T1 / 2
0.693t '/ T1 / 2
由式3-8和式3-9，可推出
At '样 At '标 N样 N标 W样 W标 nt '样 nt '标
活化分析的原理
活化分析作为一种核分析方法，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。
• •
ppb（10-9）
3. 非破坏：利用原样品
10-3 微克/1 克
2. 多元素：一次同时可分析 30-40 种核素
ppm parts per million ppb parts per billion ppt parts per trillion
中子特性概述 （Neutron characteristic）
• 式中
nt '样 --t’时刻测量的试样中待测核素的计数率； nt '标 --t’时刻测量的标准中待测核素的计数率。
• 于是，试样中待测元素的浓度为
nt '样 W标 C nt '标 m
中子活化分析技术 Neutron Activation Analysis (NAA)
• 1）什麽是中子活化分析 • 用中子照射样品，使之发生核反应，生成具有 一定寿命的放射性核素，对该放射性核素进行鉴别 和测量，从而得知原样品中的核素成分和含量。 • 特点： • 1. 高灵敏：ppm（10-6） 1 微克 / 1克 •
1.离子束分析
• • • • 用一定能量的带电离子轰击靶物质并与之发生相互作用， 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（Nuclear reaction analysis，NRA） 卢瑟福反散射（Rutherford backscattering spectrometry，RBS）、 质子诱发X荧光发射（Proton induced X-ray emission， PIXE）、 加速器质谱分析（Accelerator mass spectrometry，AMS） 沟道效应分析（Channeling technology，CT）等。
A t ' 6.023 10
23
N 6.023 10 23
W f (1 e 0.693t / T1 / 2 )e 0.693t '/ T1 / M
从原理上讲，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， 由此可得
在活化分析中，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
At' At e
t '
f N (1 e
0.693t / T1 / 2
W M
)e
0.693t '/ T1 / 2
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，6.023×1023为阿伏伽德罗常数。将N值代 入式3-5，得
活化分析基于核反应中产生的放射性核， 其放射性活度由下式（3-5）给出：
A t f N (1 e
• • • • • •
0.693t / T1 / 2
)
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。