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中子活化分析的简史及原理

2022.5.09

  简史

  1936年匈牙利化学家G.C.de赫维西和H.莱维用镭-铍中子源 (中子产额约 3×106中子/秒)辐照氧化钇试样,通过164Dy(n,γ)165Dy反应(活化反应截面为2700靶(恩), 生成核165Dy的半衰期为2.35小时)测定了其中的镝,定量分析结果为10-3克/克,完成了历史上首次中子活化分析。

  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10-13厘米,表现为极强的吸引力。中子接近靶核至10-13厘米时,由于核力作用,被靶核俘获,形成复合核。复合核一般处于激发态(用*表示),寿命为10-12~10-16秒,它通过各4种方式退激发,可用下式表示:

  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。

  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。(见活化分析)

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