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活化分析是通过鉴别和测量试样受中子、光子和其他带电粒子辐照感生的放射性同位素的特征辐射,进行元素和核素分析的核分析方法。又称放射化分析。从原理上讲,活化分析是一种绝对分析方法。

简介

活化分析
活化分析

活化分析

activation analysis
一种由中子、带电粒子、γ射线等将样品活化,对其衰变特性进行测量的分析技术。包括中子活化分析、带电粒子活化分析与光子活化分析几种。它比化学分析灵敏。
原理
中子、带电粒子或γ射线同样品中所含核素发生核反应,使之成为放射性核素(这个过程称为活化),测量此放射性核素的衰变特性(如半衰期、射线的能量和射线的强度等)来确定待分析样品中所含核素的种类及其含量。

历史

1934年英国物理学家J.查德威克和M.戈德哈伯实现了第一次光子活化分析。
活化分析

活化分析

1936年匈牙利化学家G.C.de赫维西和H.莱维完成了历史上首次中子活化分析。1938年美国化学家G.T.西博格和J.J.利文古德进行了第一次带电粒子活化分析。
活化分析的基础是核反应。用中子、光子和其他带电粒子(如质子等)照射试样,使被测元素转变为放射性同位素。根据所生成同位素的半衰期以及发出的射线的性质、能量等,以确定该元素是否存在。测量所生成的放射性同位素的放射性强度或在生成放射性同位素反应过程中发出的射线,可以计算试样中该元素的含量。按照辐照粒子不同,活化分析可以分为:中子活化分析、带电粒子活化分析、光子活化分析3类。其中以中子活化分析应用最广。①中子活化分析。主要利用的核反应有(n?γ)、(n、p)和(n、α),热中子反应几乎都是(n、γ),反应载面一般比较大,而且很少有副反应产生,因此热中子活化分析在中子活化分析中一直占有首要地位。中子活化分析可以测定原子序数1~83中的77种元素。②带电粒子活化分析。利用的核反应有(p,n)、(d,n)、(d,p)、(α,n)、(,p)、(,n )和(,α)等。带电粒子的射
活化分析

活化分析

程很短,引起的核反应基本上发生在样品表面,适宜于作表面分析。带电粒子对元素的反应载面比热中子小,活化反应比较复杂,但优点是能测定用中子活化和光子活化分析无法测定的锂、铍和硼等轻元素。③光子活化分析。利用的主要核反应是(γ,n),对于原子序数小的轻元素,核反应(γ,p)也是重要的。与热中子活化分析相比,它测定碳、氮、氧、氟等轻元素和某些中、重元素钛、铁、锆、铊和铅的灵敏度较高;与带电粒子活化分析相比,干扰反应较少。

种类

中子活化分析

中子根据能量的不同分为热中子和快中子(用得最多的是 14MeV中子)。由于热中子同核相互作用主要是吸收反应(在多数情况下就是辐射俘获反应,见中子核反应),反应截面比快中子大几个数量级,通常反应堆热中子的注量率又可以比快中子的大四五个数量级以上,因此更适用于痕量元
活化分析

活化分析

素的分析。热中子活化分析还具有以下特点:①灵敏度高,在约10cm·s的中子注量率下对于周期表中大部分元素含量的最低探测极限可达10~10g数量级甚至更低(如Au可达10g);②抗污染能力强,经活化后的样品进行处理时一般不必顾虑由于试剂或器皿引入的沾污;③选择性好,能鉴别化学性质相近的元素甚至同位素;④对同一样品可进行多元素分析;⑤在某些条件下可以不破坏样品;⑥精密度高。但是对于一些轻元素如碳、氮、氧、氟等的热中子活化分析比较困难,而快中子活化分析却很有效(除碳外),特别是对于微量氧的分析,具有快速、准确、不破坏样品的特点,且具有一定的灵敏度(可达百万分之几十)。
带电粒子活化分析  常用的带电粒子有质子、氘核、氚核和 α粒子等,也有用重离子的。这种方法最常用于超纯材料中微量轻元素的分析,如硅、锗、砷化镓等半导体材料中硼、碳、氮、氧的测定,以及各种高纯金属中轻元素的测定。还可用于矿物、土壤、植物等样品中微量元素的测定。

光子活化分析

除了具有以上两种分析共同的优点外,还有其特有的长处:自屏蔽效应不像热中子那么严重;对轻元素有很高的灵敏度,不仅对不能作快中子或热中子活化分析的碳、铍和氘可以进行
活化分析

活化分析

有效的分析,就是对分析氮、氧和氟等元素也是非常有用的;此外它还可以测定一些其他的元素如卤族元素、锶、铬、铷、铊和铅等,特别是对诸如包含有钠、钾或猛等的矿物、地质样品,有可能无干扰地进行非破坏性分析。事实上,使用电子直线加速器产生的高能轫致辐射活化源以来,光子活化分析技术已从集中在少数几个轻元素的单一元素测定扩展到五六十种中重和重元素的非破坏性分析,在科学和工业的许多领域都获得了广泛的应用。
近年来,由于高分辨半导体γ射线探测器的使用,电子计算机在核分析技术上的应用,以及在此基础上建立的各种高效的γ能谱分析及数据处理系统,可以快速、自动地对复杂的γ谱形进行解析、计算和同位素识别,促进了活化分析技术的迅速发展,并可以使分析过程完全自动化。
活化分析技术已成为现代先进痕量分析技术之一,不仅在高纯材料研究中,而且在诸如生命科学、地球和宇宙化学、环境科学、冶金学、法学、考古学等领域中都得到了广泛的应用。

特点

①灵敏度高,对大多数元素的分析灵敏度在~克之间。②精密度好,一般为±5%,有时可以达到±1%。③准确度好。④有专属性,各种元素生成的放射性核素具有自身专属的半衰期和辐射能量。⑤化学分离工作相对比较简单,且无试剂空白。⑥可进行多元素同时测定,在同一份试样中可同时测定30~40种元素,最高可达56种元素。⑦可测定同位素组成。⑧可以进行无损分析。活化分析不足之处是所需设备复杂、价格贵;分析周期较长;不能测定元素的化学状态和结构。
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- 来自原声例句
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