中子活化分析

1 P (1 e t0 )
1
N t S
A (t0)N N t S
（11.5） （11.6）
A（t0）为活度
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第一节 中子活化分析原理
与此同时，已生成的放射性核素发生衰变，衰变率为：
AN(t)
（11.2）
辐照某一时刻的放射性核数目的变化率为
ddNtNtN(t)
（11.3）
解方程，利用初始条件，即可得：
N(t)1Nt(1et)
（11.4）
第一节 中子活化分析原理
N (t0 )
1
N t (1
e t0 )
第三，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。
第一节 中子活化分析原理
特点
中子活化分析亦存在一些缺点如下： 一般情况下，只能给出元素的含量，不能测定元素的化学形态及其结构。 灵敏度因元素而异，且变化很大。例如，中子活化分析对铅的灵敏度很差
第一节 中子活化分析原理
特点
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，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，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。
第一节 中子活化分析原理
原理
中子辐照试样所产生的放射性活度取决于下列因素： ①试样中该元素含量的多少，严格地讲，是产生核反应元素 的某一同位素含量的多少； ②辐照中子的注量； ③待测元素或其某一同位素对中子的活化截面； ④辐照时间等。
第一节 中子活化分析原理
原理
第一节 中子活化分析原理
原理
第一节 中子活化分析原理
第一节 中子活化分析原理
中子活化分析（Neutron Activation Analysis ,NAA）,活化分析中最重要的一种方法，用反应 堆、加速器或同位素中子源产生的中子作为轰击粒子的活化分析方法，是确定物质元素成份的定 性和定量的分析方法。它具有很高的灵敏度和准确性，对元素周期表中大多数元素的分析灵敏度 可达10-6～10-13g/g，因此在环境、生物、地学、材料、考古、法学等微量元素分析工作中得到广 泛应用。由于准确度高和精密度好，故常被用作仲裁分析方法。
1.1活化分析公式推导
照射时间等于??个半衰期时，活度为最大值的99.2%。
第一节 中子活化分析原理
辐照时放射性核素的产额
假设一定通量密度的单能中子束，照射到被测靶样品上
PNt
（11.1）
其中 σ为中子与该原子核发生核反应的几率或截面。又称活化截面； Nt为总的靶核数； Ф为入射中子束的通量密度。辐照时间为t0
复合核一般处于激发态（用*表示）,寿命为E-12～E-16秒，它通过多 种方式退激发，可用下式表示：
n(中 子 A （ ） 靶 【 核 A n 】 ） * B （生 b （ 成出 核射 ）粒子
第一节 中子活化分析原理
原理
中子与靶核碰撞时，有三种作用方式： ①弹性散射，靶核与中子的动能之和在散射作用前后不变，这种 作用方式无法应用于活化分析； ②非弹性散射，若靶核与中子的动能之和在作用前后不等，则该 能量差导致复合核的激发，引起非弹性散射，此时生成核为靶核 的同质异能素，一些同质异能素的特征辐射可通过探测器测定， 这种作用方式可用于活化分析； ③核反应，若靶核俘获中子形成复合核后放出光子，则被称为中 子俘获反应，即(n,γ)反应，这就是中子活化分析利用的主要反应. 此外(n,2n)、(n,p)、(n,a)和 (n,f)等反应也可用于中子活化分析。
第一节 中子活化分析原理
活化分析步骤
活化分析大体分为5个步骤： 试样和标准的制备 活化（照射） 放射化学分离（冷却） 核辐射测量 数据处理。
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，目前，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。
中子活化分析
第2章 中子活化分析（NAA）
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 利用反应堆中子的元素分析 第四节 瞬发伽玛中子活化分析
简史
1936年匈牙利化学家赫维西和H.莱维用镭-铍中子源 (中子产额约 3×10中子/秒)辐 照氧化钇试样，通过Dy（n,γ）Dy反应（活化反应截面为2700靶（恩）, 生成核Dy的 半衰期为2.35小时）测定了其中的镝，定量分析结果为10克/克，完成了历史上首次 中子活化分析。随着NaI探测器（1948）和反应堆（1951）的发展，中子活化分析的 元素数量、灵敏度都有了很大的提高。1960年代，当第一台高分辨率Ge伽玛谱仪与 计算机相结合的中子活化分析问世以后，中子活化分析更以其高灵敏度、高准确度、 非破坏性、无试剂空白污染和多元素同时分析等优点成为元素分析领域的明星。广 泛地应用于地球化学、宇宙科学、环境科学、考古学、生命医学、材料科学和法医 学等领域。
而对锰、金等元素的灵敏度很高，可相差达10个数量级。 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。
第一节 中子活化分析原理
原理
中子是电中性的，所以当用中子辐照试样时，中子与靶核之间不存在 库仑斥力，一般通过核力与核发生相互作用。
核力是一种短程力，作用距离为E-13厘米，表现为极强的吸引力。 中子接近靶核至E-13厘米时，由于核力作用，被靶核俘获，形成复合 核。