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中子活化分析的特点及发展趋势

2022.5.09

  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。

  中子活化分析亦存在一些缺点如下:

  1、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。

  2、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而对锰、金等元素的灵敏度很高,可相差达10个数量级。

  3、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。

  发展趋势

  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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