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中子活化分析的发展趋势及应用

2022.5.09

  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。

  应用

   中子活化分析

  中子活化分析在考古学中主要用来测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样品中的微量元素和痕量元素,进行统计分析,寻找共同性和差异性,从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。不同地区的陶瓷土的元素组成差异,特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。以我国古瓷研究为例,古代瓷器原料就地取材,其中所含的微量元素种类不多,一般不影响瓷器质量,但在瓷器中长期保存,因而成为各类瓷器的分辨特征。经中子活化分析不仅确定了古瓷中微量元素的古瓷窑窑系,分析了各处古窑的瓷土来源,瓷釉中元素含量的分布说明了原料配方上的差别。更重要的是利用中子活化分析的测量数据建立了各窑系、各瓷类的微量元素特征谱系,瓷类特征谱系因配料不同而形成,其中所含的元素和含量有明显差别,如浙江龙泉窑青瓷釉的宋代和明代特征迥异。

  外国学者用中子活化分析技术已积累了许多资料。通过对古陶瓷的大量数据积累从中选出地域性特征微量、痕量元素及其含量,用现代陶器、源粘土进行对比,进一步推断古陶瓷的制作年代和烧制地点。我国也用此法进行研究。

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