中子活化分析
《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
中子活化分析
四、激活片的制备 1.滚筒多次压缩法:适用于稳定性好较软的金属如铟，金，银等。一般可以做到 小于0.1mm厚，用称重法定出厚度d，然后，将压延的激活片冲切或剪割成所需 形状，在平整地粘贴在铝片衬底上。最后，在激活片表面涂上很薄的有机膜做保 护层。 2.真空喷涂法:对要求激活片厚度很薄，则可以用真空喷涂法蒸发在铝衬底上。 对于不稳定金属，则应该选择其稳定化合物作为原料。 3.不能压延的金属，如镝，则可用氧化镝粉末均匀混合在火棉胶的香蕉水溶液 中做的很稀，用滴管滴在铝片上，待香蕉水蒸发后，铝片上会留下一薄层均匀的 三氧化二镝。 五、隔差法 1.作用：激活片的感生反射性由热中子和共振中子共同 作用产生，隔差法可以把两种贡献区分开来。 2.过程：测量两次，第一次测量不包隔的激活片的饱和 放射性，第二次测量包隔的饱和放射性。二者做差就是 热中子的贡献。 3.激活片必须很薄
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）直至亿万分之一（ppt） ；一次能同时分析 40-50 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，已广泛用于广泛应用于环境科学、生物学、 医学、材料科学、冶金、半导体工业、地质、地球化 学、考古学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、谱仪和谱的分解 及计算机程序等方面仍有新的进展。
Neutron Activation Analysis（NAA）
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。
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
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
果叶中主量元素与微量元素的中子活化分析
果叶中主量元素与微量元素的中子活化分析果叶中的元素包括主量元素和微量元素，其中主量元素是果叶中含量较高的元素，微量元素是果叶中含量较低的元素，因此，对它们的分析对果叶的品质和功能有重要的影响。
最近，中子活化分析（NAA）技术受到了广泛的关注，它可以有效地分析出果叶中的元素，既可以用来评估果叶的品质和营养，也可以用来判断果叶是否受到有害物质的污染。
中子活化分析技术是一种利用中子照射样品，并对放射性产物的放射性来测定和分析样品中元素含量的分析方法。
它是一种半定量分析技术，可以检测出果叶中含量较低的元素，比如钛（Ti）和锶（Sr）等，同时还可以检测出大量的元素，如铝（Al），钙（Ca），镁（Mg）和钾（K）等。
在实验中，中子照射对果叶中的元素会产生一定的“中子活化产物”，如放射性氦（He），用测量仪可以测量出果叶中的元素含量。
中子活化分析技术具有很多优点：首先，NAA是一种非破坏性技术，它不会对果叶产生任何污染。
其次，它可以用来快速分析出果叶中含量较低和较高的元素，而且能够快速精确地分析出元素的含量。
再次，它可以通过不同的中子活化产物进行分析，可以用来分析不同类型的果叶，如多糖果叶，苦果叶，酸果叶等，它可以用来测定果叶中的元素含量，并有助于更准确地控制和评估果叶的质量。
此外，NAA技术也可以用来检测果叶中固定元素和游离元素的含量，并可以更准确地评估果叶中元素的含量，有助于研究其影响果叶质量的因素。
另外，由于NAA可以快速准确地测定果叶中的元素，也可以用来检测果叶中的有害物质，如重金属离子等，有助于评估果叶是否受到污染。
因此，中子活化分析技术在分析果叶中主量元素和微量元素的应用中是十分有效的，它不仅可以用来评估果叶的品质和营养，而且可以用来检测果叶是否受到有害物质的污染，从而提高果叶的质量。
另外，它也可以帮助我们快速精确地定量分析果叶中的元素，有助于我们更准确地评估果叶的质量。
因此，中子活化分析技术可以说是一项全面而有效的技术，对于评估果叶的品质和提高果叶质量具有重要意义。
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。
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。
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。
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。
中子活化多元素分析仪
中子活化多元素分析仪中子活化法是一种通过样品与中子发生核反应，使样品中的元素转变成放射性同位素，并通过测量样品中产生的放射性同位素的放射线来确定样品中各元素的含量的方法。
中子活化多元素分析仪主要由中子源、样品孔、探测器和数据处理系统组成。
中子源是中子活化多元素分析仪中最关键的部分。
中子源通常采用^252Cf等源，^252Cf源是一种带电量很小的放射性同位素，它发射的中子能量适中，可以激发样品中的核反应。
通过调整中子源与样品之间的距离来控制入射中子的能量和强度。
样品孔是样品与中子源之间的空间，样品放置在样品孔上方。
样品通常是固体、液体或气体形式的，根据不同样品的性质可以选择不同类型的样品孔。
样品孔的设计应符合中子资源和探测器的要求，以获得准确的分析结果。
探测器用于测量样品中产生的放射性同位素的放射线，常用的探测器有闪烁体探测器和半导体探测器等。
闪烁体探测器通常用于测量低能γ射线，而半导体探测器则适用于测量高能γ射线。
探测器能够将放射线产生的能量转化为电信号，通过电信号的处理可以确定放射线的强度，从而确定样品中元素的含量。
数据处理系统用于收集、处理和分析从探测器获得的数据。
数据处理系统常常包括放射线计数器、数据采集器、计算机和软件等。
通过数据处理系统可以确定样品中不同元素的含量，并生成相应的分析报告。
中子活化多元素分析仪具有许多优点。
首先，它具有灵敏度高、精确度高、测量范围广的特点。
中子活化法可以检测大部分元素，尤其是微量元素，对于痕量元素的分析具有很高的灵敏度。
其次，中子活化多元素分析仪无损分析，样品不需要进行任何处理，可以准确地分析各种样品。
再次，中子活化分析方法具有无干扰和无基体效应的特点，对于复杂样品矩阵中的元素分析具有很大的优势。
此外，中子活化多元素分析仪还具有非常广泛的应用领域，可应用于地质矿产、环境监测、生命科学、材料科学等诸多领域。
综上所述，中子活化多元素分析仪是一种应用中子活化法进行样品多元素分析的仪器，具有灵敏度高、精确度高、测量范围广等优点。
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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。
样品制好后放入金属罐内，等待辐射。
接着选择最佳的辐射源，是使用反应堆、加速器还是同位素中子源。
然后进行辐射、冷却，辐射源工作的同时探测系统（包括半导体探测器，闪烁计数器等探测器和多道分析器）开始运转，测定核素的半衰期和射线能量、强度，最后是利用电子计算机进行数据处理。
2、中子活化分析的应用中子活化分析在考古学中主要用来测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样品中的微量元素和痕量元素，进行统计分析，寻找共同性和差异性，从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。
不同地区的陶瓷土的元素组成差异，特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。
以我国古瓷研究为例，古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但在瓷器中长期保存，因而成为各类瓷器的分辨特征。
经中子活化分析不仅确定了古瓷中微量元素的古瓷窑窑系，分析了各处古窑的瓷土来源，瓷釉中元素含量的分布说明了原料配方上的差别。
更重要的是利用中子活化分析的测量数据建立了各窑系、各瓷类的微量元素特征谱系，瓷类特征谱系因配料不同而形成，其中所含的元素和含量有明显差别，如浙江龙泉窑青瓷釉的宋代和明代特征迥异。
外国学者用中子活化分析技术已积累了许多资料。
通过对古陶瓷的大量数据积累从中选出地域性特征微量、痕量元素及其含量，用现代陶器、源粘土进行对比，进一步推断古陶瓷的制作年代和烧制地点。
我国也用此法进行研究。
二、、铅同位素比值法20世纪80年代以来国际上积极开展用同位素比值法研究古代器物，如青铜器、钱币、玻璃、颜料、大理石等，研究它们的同位素比值特征，可以帮助了解古代社会的制造业、贸易、文化交流等。
在同位素的应用中以铅、氧、碳为常见。
碳稳定同位素比率在骨头中的应用，可提供古代人类的饮食信息；氧同位素比率主要用于海洋沉积物中的某些贝壳，可提供过去的气候条件和海洋表面温度方面的信息；而铅同位素可以提供材料的不同起源尤其是铅、铜、银矿的来源而应用最广。
1、铅同位素比值法原理地球上所有物体都含有铅，无论岩矿物，空气，水土，还是金属器皿，钱币，颜料，各种生物体内。
这些铅又有四种同位素，204Pb, 206Pb, 207Pb和208Pb，其中206Pb，207Pb，208Pb分别是铀的同位素238u，235u和钍的同位素232Th 经过一系列放射性衰变而来，这三种铅同位素时间而积累；而204Pb为非放射性成因铅，不随时间增加。
而地球上各种金属矿库的地质年龄和形成过程中环境物质所含的铀钍浓度完全相同的几率很小，所以它的铅同位素含量比率各有差异；而且，铅同位素比率在整个矿物中是均匀的。
几乎不受熔化的影响，因此最终炼出金属里的铅同位素比率与矿源中的一致。
但实质上有些矿石铅经历多次的重融和重结晶过程，这需要多阶段的成因机制来描述。
尽管如此，矿石铅同位素比值仍然是反映不同矿区的特征值。
由铅同位素比值法的原理可知其优点，首先是取样少，一般取1-10毫克即可。
其次样品不受风化、腐蚀的影响。
此外，从铅同位素比值的分布图上还可以看出器物之间的相互关系和来源的差异，并可推测矿料来源的区域。
同时，我们要考虑人为重熔现象对铅含量的影响，在考虑古物的原料来源区域需采取慎重态度。
2、铅同位素比值法操作铅同位素比值法操作如下：首先是取适当样品（1-10毫克）进行适当预处理（如清洗等），然后加数滴硝酸溶解。
在弱酸性溶液条件下，采取电离沉积法或其他方法提取纯铅。
把提纯的铅样品涂于质谱率子源内的鳞带上，并加硅酸发射剂，装入质谱仪内。
开始加热铼带，并经磁场扫描，可得到铅同位系质谱图和比值（207Pb/206Pb和208Pb/206Pb的比值）。
再将测定与标准铅比较进行校正。
三、穆斯堡尔谱学穆斯堡尔效应（Mossbauer Effect）是γ射线的共振荧光现象，它是一种放射性同位素核发生的γ辐射被另一个同类核素无反冲共振吸收的原子核效应。
1957年德国年轻的物理学家穆斯堡尔在做博士论文的实验中，发现了这种效应，因这种效应具有极高的能量分辨本领而迅速得到承认并予以普遍应用，并以他的名字来命名，很快形成了一门新的学科——穆斯堡尔谱学（MS）。
穆斯堡尔谱建立在观察固体中的原子核对γ射线无反冲发射和共振吸收基础上的一种能谱线，一般可测出原子核能级10-13-10-16eV的能量变动，因而穆斯堡尔效应被认为是研究物质结构的灵敏探针，广泛应用于物理、化学、生物、医学、地质、冶金、考古等学科领域。
目前已在44种元素（比Fe轻的元素除K外，都未观测到穆斯堡尔效应），85种同位素中观察到穆斯堡尔效应，其中57Fe的14.4KeV的穆斯堡尔效应应用最广泛，因为许多物质中铁含量很高。
1、穆斯堡尔谱学及其操作经过观测，处于固体中的原子，可以实现γ光子的无反冲共振吸收。
因此无反冲γ射线经过这一吸收体时，如果入射线的能量与吸收体中的某原子核的能级间跃迁能量相等，这种能量的γ射线会被吸收体共振吸收。
入射的γ射线称穆斯堡尔辐射，能实现无反冲共振吸收过程中的原子称穆斯堡尔原子。
当发射一系列不同能量的γ光子时，与穆斯堡尔原子核跃迁能量相同的γ光子显著被共振吸收，而能量相差较大的γ光子则不被共振吸收，两者在透过计数器上的计数也不同。
因此在能量的坐标轴上，可以找到被吸收γ光子的能量位置。
这种经吸收后所测得的γ光子数随入射γ光子能量的变化关系就称为穆斯堡尔谱。
众所周知，古陶和粘土中一般含有5-10%的铁元素。
因而，穆斯堡尔效应在考古中主要用于研究古陶，粘土和其它含铁元素较多的遗物。
陶器在古代使用过程中数量多、品种丰，因而对其研究穆斯堡尔效应也比较系统，从陶器的原料来源、工艺、烧制技术颜色到年代确定都很成功，而且有进还可做一些定理定性分析。
古陶的穆斯堡尔谱形主要决定于原始的烧成条件，即烧制气氛和烧成温度。
谱形决定于古陶的物相。
如果重烧古陶的气氛接近于古陶原始的烧制气氛，只要重烧温度不超过原始烧成温度，古陶的物相不会发生变化，穆斯堡尔参数保持不变的最高重烧温度即可作为古陶的原始烧成温度。
此外，也可用于古代颜料，书画漆木器、青铜器、钱币、兵器在内的各类文物的分析。
穆斯堡尔谱学能够很好地对文物进行物质结构形态、化合物的微观结构进行分析，与其他考古分析相比，它有许多优越性。
其一，它是一种非破性或很少破坏的分析方法。
其二，需样品量少，而且对其纯度、品价质量要求不高，100mg就可得到满意的穆斯堡尔谱线。
第三，穆斯堡尔效普仪便宜好用。
当然，该技术也有局限性和片面性，具有穆斯堡尔效应的只有40多种元素。
一般须在低温条件下进行了。
而且研究对象只局限于固体和少数冷冻液体。
最好与其他化学元素分析方法相配合。
实际操作中是将发射和吸收γ射线的原子核各自嵌在适宜固体的晶格中，使在发射和吸收γ射线时反冲能量的接受者是一整块晶体。
两者的反冲能量对整块晶体来说趋于零。
这样便实现了发射谱线和吸收谱线的重叠，即实现了原子核间的共振吸收。
在这个过程中发射的γ射线能量调制是利用多普勒效应实现的，即放射原子γ射线获得需要的多普勒速度束补偿因原子核反冲损失的能量，从而达到γ射线的共振吸收。
穆斯堡尔谱学通常以两种方法获得。
一种是透射法也叫共振吸收法，是通过测量透过吸收体的γ射线计数而获得谱线。
当吸收体发生共振吸收时，透过计数器最小，形成倒立的吸收峰，在谱线上会出现一个凹谷，即吸收线。
透射法实验装置简单且计数率高，很容易获得质量较好的谱图，但样品必须是薄片形状，且有一定的厚度限度。
另一种方法是背散射法，也称共振散射法，是通过测量由吸收体散射的γ光子计数得到的穆斯谱尔谱线。
即就是吸收体共振吸收所处于激发态，再向基态跃迁时发射出γ射线感内转换电子和二次X光到探测器内计数，其谱线是正立的峰。
背散谱法对样品没有厚薄要求而且无需制备样品，因而是一处无损测量的方法，目前广泛使用的穆斯堡尔谱仪都是利用多谱勒效应来调控γ射线能量，一般由γ射线源、多普勒速度振子、探头、样品架、多道脉冲分析器、计算机、打印机（见图三十二）等部件组成。
穆斯堡尔谱用共振吸收峰强度，同质异能移、多普勒解移、谱线宽度和面积，面积比值，四极分裂值和磁分裂值等作参数，，共同提供样品的结晶学信息。
经过分析处理的谱线图如下（图三十三），横坐标表示γ射线的能量刻度，纵坐标是标本对γ射线的相对吸收强度。
图中的水平线是不能产生共振吸收的γ射线，曲线表示不同程度的吸收曲线。
2、穆斯堡尔谱学方法的应用利用穆斯堡尔谱可进行考古学年代的断定。
古陶器长期埋在土壤中，陶器内的晶体（石英、长石等）受到天然放射性元素的辐射损伤会形成晶体缺陷，同时土壤的风化作用使陶器晶粒变细、氧化铁颗粒减小，这些变化都同时间有关，这些在穆斯堡尔谱线中均可得到反映。