文档介绍：第三章痕量分析方法 活化分析活化分析是一种核分析方法。它是利用中子、高能带电粒子或光子与各元素的稳定同位素进行核反应并产生放射性核素,然后采用放射分析的方法。活化分析的优点是:灵敏度非常高(无须浓缩,可测浓度可低于 10 -9 ~10 -12 g/mL) ;专属性很强,因为不同的同位素、不同的粒子反应会产生不同的核素;可实现多元素同时分析而无需分离;可实现非破坏分析;容易实现自动化。 测量方法(1) 绝对测量法绝大多数元素的稳定同位素的自然丰度是固定不变的,它们可不同程度地被粒子流所活化。因此,把含有待测元素的样品在一定条件下照射,然后测定其中某一放射性同位素的量,就可确定待测元素的含量。生成的放射性同位素又会按其衰变规律进行衰变,当其生成速率与衰变速率相等时,其活度: N oWθ A = ———φσ(1-e -λT )e -λt M 式中: N o—阿伏加德罗常数; W—待测元素的质量(g) ; θ—同位数丰度; σ—核反应有效活化截面(m 2); T—照射时间(s) ; M—待测元素的摩尔质量(g· mol -1); φ—入射粒子的有效通量(m -2·s -1); t—停止照射到测量时的间隔时间(s) ; λ—衰变常数(s -1); 其中λ= 1/2;T 1/2为放射性同位素的半衰期,即放射性同位素衰减至一半时所需的时间(s) 。这些数据均可从有关手册中查得。若采用多道γ-谱仪进行全能峰测定,还应考虑该放射性同位素的峰的探测效率ε和该γ峰在衰变图中的百分数γ: N oWθ A p = ————φσεγ(1-e -λT )e -λt M 测出峰的面积 A p,便可求出待测元素的质量 W。(2) 相对测量法上式中活化截面σ是照射粒子能量 E的函数: σ= f(E) 。而且入射粒子的有效通量φ的测定也是非常困难的,并且不易准确。所以绝对测量法难度非常大,准确度不高,实际测量中应用的并不多。若将一个待测元素的标准样品 s与待测样品 x在完全相同的条件下做实验(同时照射、同步测量),则N o、θ、φ、σ、ε、γ、T、t全部相同,可消去: A x /A s = W x /W s则W x = W s A x /A s测试十分简单。此方法称为“相对测量法”。按上述相对测量法测量,实质是一点法。测量不同的元素需对应的标准样;而且含量不一样, 标准样的含量应尽量与被测样接近。所以,所需的标准样的种类和数量都相当大。为解决这一问题,还可以采用一个核素作标准样,对各种样品进行测量。由绝对测量法的公式可知: K = A r * /A s * = M s/M r· [(θ rφ rσ rε rγ r )/ ( θ sφ sσ sε sγ s )] K称为核素 r相对于标准核素 s的饱和放射性活度比。因为 M、θ、φ、σ、ε、γ全部可查得,而K事先可求出。只要知道标准样与被测样的峰面积 A,便可求得被测样含量 M r。 中子活化分析利用中子与各元素的稳定同位素进行核反应的活化分析称为“中子活化分析”。按照中子能量的大小,可分为热中子、共振中子和快中子分析法。(1) 热中子活化分析热中子的能量约为 ,反应堆是最重要的热中子源。用反应堆热中子活化分析有许多特点: a) 热中子通量高例如,研究型反应堆的热中子通量为 10 16 ~10 17n·m -2·s -1;脉冲式反应堆的热中子通量为 10 20 ~10 21n·m -2·s -1;即使是低功率的临界实验反应堆的热中子通量也有~10 15n·m -2·s -1。 b)热中子被俘获面积大大多数元素都有 1个或几个同位素具有较大的热中子俘获面积,灵敏度很高。检测极限: 对于 Mn 可达 10 -12g;对于 V、 Ag 可达 10 -11g; 对于 Al、 Cu 、 Pd 、 As 、W可达 10 -10g。 c) 反应道比较单纯(多为[n, γ]反应)。(2) 快中子活化分析快中子的能量>, 比热中子的能量大得多。快中子活化分析的优点:快速、准确、无损,并有较好的灵敏度。快中子活化分析是热中子活化分析的一个重要补充。快中子引起的核反应有(n,p) 、(n, α)、(n,2n) 几类。中子源也有 3类。 a) 反应堆中子源在反应堆芯中,快中子通量最高。在反应堆中作快中子活化分析时,将样品用镉箔或硼密封。热中子的能量低,不会穿过包装器皿,可除去热中子的影响。 b) 中子发生器(密封中子管或中子高压倍加器) 氘核加速到 150~500MeV, 打在氚靶上,能得到~14MeV 的中子,该法在快中子活