第三节+中子辐射应用与中子活化分析
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中子活化分析技术在农业上的应用
近些年来,许多科学家和农业研究人员发现,中子活化分析技术可以在农业上得到广泛应用。
中子活化分析技术是一种非常有效的核技术,其主要原理是把中子照射到物体上,然后能量就会被转换为另一种物质,并发出放射性示踪物质,从而可以测定和分析物质中的元素含量。
利用中子活化分析技术,能够准确测定农作物中含量各不相同的元素,如磷、氮和钾等,从而更好地掌握农作物的成长情况,进而提出有针对性的施肥等农业技术管理措施。
此外,中子活化分析技术还可以应用在农业土壤研究中,对土壤中的元素进行测定,分析土壤中各种养分的含量,能够有效指导施肥,建立合理的肥料施用方案,进而提高生产率。
此外,中子活化分析技术也可以应用在废水污染研究方面,能够准确地分析废水中的污染物,及时发现问题,制定有效的污染治理技术,从而有效降低农作物对污染的不良影响。
中子活化分析技术的应用还可以扩展到食品安全检测领域,可以检测出食品中的有毒元素,如重金属和有机污染物等,为消费者提供安全的食品。
总之,中子活化分析技术的应用可以为农业生产、食品安全提供良好的保障,它对改善农业效益和食品安全,有很大的帮助。
要想发挥中子活化分析技术在农业上的最大功效,必须加强对技术应用的研究,推广和使用中子活化分析技术,提高技术应用水平,
加快技术研发进度,为建设农业强国做出积极贡献。
中子活化反应中子活化反应是现代核物理中具有重大意义的一种反应。
它指的是核反应中质量数增加反应,即原子核把中子转化为更丰富的核素,释放能量的一种反应。
这种反应能在把低质量的原子转化为具有有用能量的高质量的原子,会产生大量的能量。
它的主要用途是通过在低质量的原子核中注入中子来生产一些有用的,高放射性的物质。
另外,促进原子核反应可用于放射性核素衰变,探索和研究原子核中蕴含的物理规律。
中子活化反应的基本原理是,在原子核中通过注入一个或两个中子来改变原子核的质量数和性质。
通过这种原子核中的发生的质量数的变化和能量的释放,反应就发生了。
中子活化反应的研究,主要是研究原子核反应产生的物质种类和生成的物质的性质,包括放射性的物质的分布和生成的衰变产物的生成率。
中子活化反应可以用于制备一些具有重大意义的材料,例如工业以及医疗诊断和治疗所需的放射性核素以及放射性治疗药物,可以把原子核和原子核反应有效地利用起来。
此外,中子活化反应还可用于火电厂的新型堆芯的改进中。
研究中子活化反应需要建立一套良好的研究,包括研究中子和原子核等物理知识,研究原子核反应理论,研究各类原子核反应反应机制,研究中子活化反应产物的性质,以及研究中子活化反应产物的生成与衰变等问题。
中子活化反应应用于工业领域,可以用来生产一些放射性核素,从而获得可用来诊断和治疗疾病的药物。
在建筑工程中也有应用,比如,放射性核素可以用来检测建筑的完整性。
此外,中子活化反应还可用于核能技术中,为火电厂提供更高效率的能源。
总之,中子活化反应是一种具有重大意义的反应,在实验研究中及其应用领域都具有重要意义。
要正确理解和掌握中子活化反应,必须在原子核反应的物理和理论方面有深入的研究,以便更好地利用这种反应。
第一章中子活化分析中子活化分析是一种有效的核分析技术,在微量和痕量元素分析中占有重要的地位。
自从1936年第一次用热中子活化分析元素以来,由于反应堆和加速器技术、γ射线探测器技术和核电子学技术,以及计算机技术的发展,使中子活化分析术得到迅速发展。
从原先的放射化学分离中子活化分析发展到如今的仪器中子活化分析,成为高灵敏度、多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。
目前,慢中子和快中子活化分析,几乎能分析所有的核素;分析的灵敏度为百万分之一(ppm),甚至可达十亿分之一(ppb);一次能同时分析30~40个核素;可分析寿命非常短的放射性核素,甚至可以做中子俘获瞬发γ射线活化分析;而且自动化分析的程度很高。
中子活化分析不仅是作为一种常规的元素定量分析方法,已广泛用于生物医学、环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑庭侦查等许多领域;而且也是作为验证其他分析方法可靠性的一种监测手段,在许多场合用于对比测量。
中子活化分析的发展虽已较为成熟,但在进一步提高测量精确度和分析效率及提高分析灵敏度和选择性方面,在改善辐照设备、γ谱仪和谱的分解及计算机程序等方面仍有新的进展。
我们在这一章里主要叙述仪器中子活化分析,并附带介绍中子俘获瞬发γ射线活化分析。
第一节中子活化分析原理中子活化分析是用中子辐照样品,使原子核发生核反应,生成具有一定寿命的放射性核素,然后对生成的放射性核素进行鉴别,从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
除了辐照样品的制备步骤外,中子活化分析主要包括三个步骤:一是将样品放在中子场中辐照;二是取出已辐照的样品,如有必要可对样品进行放射化学元素分离;三是进行放射性活度测量,然后进行数据处理,按一定的标准化方法求出样品中元素的浓度。
[]1,2一、活化分析公式推导样品在一定能量的中子辐照下,通过(n,γ)、(n,α)、(n,p)、(n,2n)等核反应生成放射性核素。
图1.1给出了样品中放射性活度随时间的变化关系。
中子活化分析中子活化分析(NAA)[仪器中子活化分析instrumental neutron-activation analysis (INAA)]最初由匈牙利放射化学家Hevesy和Levi于1936年提出,直到60、70年代才广泛使用并日趋成熟。
目前使用中子活化分析技术可分析周期表中的大部分元素,并且随着实验技术和数据处理方法的不断完善,已建立在线分析系统,从而使中子活化分析的应用范围迅速扩大,现已在材料科学、环境科学、地质科学、生物医学、考古学和法学等领域得到广泛应用。
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,其一是灵敏度高,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%。
其二是多元素分析,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。
第三取样量少,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。
1、中子活化分析原理及操作所谓中子活化分析是利用有一定能量和流强的中子、带电粒子或高能r光子去轰击待分析样品,使样品中核素产生核反应,生成具有放射性的核素,然后则测定放射性核素衰变时放出的瞬发辐射或缓发辐射,对元素作定性定量分析,从而确定样品中的元素含量。
中子活化分析的基本过程如图所示(见图廿八)。
首先寻找最佳方案,熟悉样品的属性,大致特征,计算最佳辐射条件和冷却时间。
接着,制备样品和标准样品,后者为防止反应堆中子强度变化带来的误差作参照标准。
不同形态的样品采取不同的制备方法。
固体块直接截取放入容器中,粉末状还应称重,液体要放在聚乙烯容器或石英安瓶内,气体量好体积后放入石英管中。