200931(Z0)放射分析化学

第31卷 增刊 核 化 学 与 放 射 化 学 V ol. 31 Suppl. 2009年7月 Journal of Nuclear and Radiochemistry July 2009

收稿日期：2009-01-14

基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.10405024, 10875136）；国家重点基础研究发展计划资助项目（2006CB705605）；中国科学院重要方向性项目资助（KJCX3.SYW.N3）

作者简介：张智勇（1970－），男，辽宁沈阳人，研究员，从事核分析技术方法及应用研究，E-mail ：zhangzhy@

文章编号：0253-9950（2009）S0-0053-05

放射分析化学

张智勇，柴之芳

中国科学院 高能物理研究所 核分析技术重点实验室，北京 100049

摘要：放射分析化学是现代放射化学的重要分支，也是目前最活跃的研究领域之一。本文从放射分析化学与大科学装置、放射分析化学与国家需求和放射分析化学与重大科学问题3个方面综述近期我国放射分析领域的重要进展。

关键词：放射分析化学；活化分析；粒子激发X 射线荧光分析；穆斯堡尔谱；加速器质谱；正电子湮没；同步辐射

中图分类号：O657.4 文献标志码：A

Radioanalytical Chemistry

ZHANG Zhi-yong, CHAI Zhi-fang

Key Laboratory of Nuclear Analytical Techniques, Institute of High Energy Physics,

Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Abstract ：Radioanalytical chemistry is an important and the most active branch of modern radiochemistry. In this article, recent progresses of radioanalytical chemistry in China are reviewed from the following aspects ：large scientific facilities, national demands ，and grand research questions.

Key words ：radioanalytical chemistry ；activation analysis ；particle induced X-ray emission ；Mössbauer spectroscopy ；accelerator mass spectroscopy ；positron annihilation ；synchrotron radiation

放射分析化学是通过测定放射性或核现象

进行微量分析的一门学科，其常用的方法分为2

类：一为放射性同位素作指示剂的方法，如放

射分析法、放射化学分析、同位素稀释法等；

二为选择适当种类和能量的入射粒子轰击样

品，探测样品中放出的各种特征辐射的性质和

强度的方法，如活化分析、粒子激发X 射线荧

光分析、穆斯堡尔谱、加速器质谱、正电子湮没和同步辐射等。 国内与放射分析化学相关的研究工作始于20世纪50年代初，1958年建成的重水反应堆和回旋加速器是我国跨进原子能时代的标志，同时也为放射分析化学的发展提供了基础和条件。近30年来，我国放射分析化学的基础研究

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和多学科应用方面均得到迅速发展，学术水平日益提高，国际影响日渐增强，在一些方面已处于国际领先地位。2005年，柴之芳院士获得了国际放射分析化学和核化学领域的最高奖项——以诺贝尔奖得主Hevesy命名的“Hevesy 奖”。他也是来自发展中国家的第1位获奖者。本文将从放射分析化学与大科学装置、放射分析化学与国家需要和放射分析化学与重大科学问题3个方面综述近期我国放射分析领域的重要进展。

1 放射分析化学与大科学装置

1.1 北京正负电子对撞机

北京正负电子对撞机于1988年建成，是我国唯一的1台高能粒子对撞机，主要进行高能物理实验研究，同时还可开展同步辐射实验、中能核物理实验和慢正电子实验等，属于多功能的大型科学实验装置。北京正负电子对撞机的二期改造工程（BEPCII）历时近5年，于2008年7月完成。BEPCII采用世界上最先进的双环交叉对撞技术，正电子和负电子对撞的束团数目将从单环时的1对增加到93对，连同其他技术措施，对撞机的重要参数——亮度将提高约100倍[1]。

1.1.1北京同步辐射装置北京同步辐射装置可提供从硬X射线到真空紫外宽波段的强辐射光，是我国重要的同步辐射技术和多学科交叉前沿研究的基地。BEPCII仍然是一机两用，而且加速器的重大改造同时也将大幅度提高其同步辐射运行的性能，用户急需的硬X光的强度将提高1个数量级以上，这将进一步发挥对社会开放的大科学平台的作用。为配合BEPCII 工程，北京同步辐射装置对光束线和实验站进行了大量的改造，增建了第三个实验大厅，新建2条光束线，目前拥有5个插入件、14条光束线和14个实验站[1]。

1.1.2北京慢正电子强束流装置正电子谱学是一种研究物质微观结构的方法。我国原有的基于放射性同位素的慢正电子束流装置存在正电子强度较弱的问题，中国科学院高能物理研究所利用北京正负电子对撞机电子直线加速器，产生高强度和高亮度的低能单色正电子束流，建成我国第1台慢正电子强束流装置，并在此基础上建成了包括正电子谱学的多种测量手段的慢正电子束流平台[2]。

1.2 上海光源

上海光源（SSRF）是中能第三代同步辐射光源；包括1台150 MeV的电子直线加速器，1台周长为180 m、能量为3.5 GeV的增强器，1台周长为432 m、能量为3.5 GeV的电子储存环和首批建造的7条光束线和实验站；其设计性能指标位居国际前列。SSRF电子储存环设计流强为300 mA、发射度为3.9 nm·rad，配以先进的插入件后，可在用户需求最集中的光子能区（0.1～40 keV）产生高亮度、高通量的同步辐射光，最高光谱亮度可达到1020/（s·mm2·mrad2·0.1% BW）[3]。

上海光源工程于2004年12月25日正式破土动工，由国家发改委批准的建设周期为52个月，已于2009年4月29日正式竣工开放。

1.3 中国先进研究堆与中国散裂中子源

中子散射是研究物质微观结构和动态的理想工具之一，得到的信息与同步辐射得到的信息互补。X射线得到的是静态的信息，中子不但可以告诉我们“原子在哪里”，还可以告诉我们“原子在做什么”。X射线衍射难于精确测定物质中较轻原子的位置，而中子对氢、碳、氮等轻元素敏感。很多重要的成果都是同步辐射和中子散射相结合得到的。

用于中子散射技术的中子源有反应堆中子源和散裂中子源2种。前者通常是时间连续的，后者则是脉冲的。两者各有优点，在应用上具有互补性。反应堆中子源有利于研究大的尺度范围内的结构和动态，散裂中子源有利于在单个原子尺度精确测量原子级近邻的细微变化。

中国原子能科学研究院是国内最早开展中子散射研究的单位，20世纪80年代起在重水堆上建设了初具规模的中子散射实验室。预计2009年年底临界的中国先进研究堆（CARR）是个多用途堆，开展中子散射工作是其主要目的之一。新的中子散射实验室将更新原有的中子三轴谱仪、中子四圆衍射仪、中子飞行时间谱仪、中子小角散射谱仪和中子粉末衍射织构测量仪，同时将新建3台谱仪，包括高分辨中子粉末衍射仪、中子反射仪和应力测量衍射谱仪[4]。

2008年9月中国散裂中子源（CSNS）工程由国家发改委批准立项，总投资14亿元，地点