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概述中子活化分析的发展趋势

2022.9.27

  首次中子活化分析是1936年由匈牙利化学家赫维斯(Hevesy)等引入的,他们用Ra+Be中子源通过Dy(n,g)Dy反应和气体电离探测器,成功地测定了Y2O3中含量约0.1%的Dy。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。

  目前中子活化分析的发展主要有两个方面:一是以反应堆中子源为主的高灵敏、超痕量和高准度多元素分析。主要应用于高新材料的痕量杂质对材料的性能影响研究、微分析标准物质的定值分析、二维/三维微束多元素分布分析。另一方面则是以同位素中子源为主的工业现场在线检测分析。主要用于工业过程的质量监测和现场物品成份检测,比如水泥生产实时配料监测、燃煤电厂煤质在线检查、地下矿产资源勘探、隐蔽危险物品快速检测等等。

  ①从单纯的元素分析扩展到化学状态的测定:随着中子活化分析应用领域的扩大,不仅需要测定样品中元素的含量,而且还要求深入研究元素的分布和状态。例如,在环境科学研究中分析水中痕量元素时,增加超过滤法前处理,将水样分解成低分子量组分、胶体、假胶体和颗粒物,再用中子活化法分别测定处于不同状态的元素含量。

  ②瞬发分析的应用:常规中子活化分析无法利用核反应截面高而生成稳定核素的核反应,例如113Cd(n,γ)114Cd(反应截面为 2×104靶);而瞬发γ射线中子活化分析却能够克服这一困难。应用瞬发法可以测定河流沉积物中的硅、硫、铜、镉和汞等元素,这些都是常规中子活化分析很难测定的元素。

  ③计算机的广泛应用:70年代以来,中子活化分析的样品日趋复杂,例如,环境科学中的大气颗粒物,生命科学中的生物组织,地球化学中的陨石,考古学中的陶、瓷器等,都要求同时提供数百个样品中的几十种元素的含量。计算机与自动活化分析装置配合使用,可以控制照射时间、冷却时间、计数时间,控制样品的输运、分析操作以及数据处理等。

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