Was ist Neutronenaktivierungsanalyse?
Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) ist eine sehr empfindliche und genaue Methode zur Bestimmung der in einer Materialprobe vorhandenen Elemente.Die Probe ist mit Neutronen aus einer radioaktiven Quelle gezielt.Dies führt dazu, dass viele der vorhandenen Elemente Gammastrahlen bei bestimmten Frequenzen abgeben, aus denen sie identifiziert werden können.Auf diese Weise können rund 65 verschiedene Elemente erkannt werden.Es ist eine der nützlichsten wissenschaftlichen Techniken zur Untersuchung der elementaren Zusammensetzung von Proben und hat viele Anwendungen in analytischer Chemie, Geologie, forensischer Wissenschaft und anderen Bereichen.
Wenn ein Neutron den Kern eines Atoms trifft, wird es häufig absorbiert, bildendein schwereres Isotop und ein Gammastrahlen.In vielen Fällen sind diese Isotope instabil und verfallen nach einer kurzen Verzögerung zu einem anderen, leichteren Isotop, indem sie einen oder mehrere Gammastrahlen bei Energien ausgeben, die für dieses Isotop charakteristisch sind.Zum Beispiel das häufigste Isotop von Natrium mdash;Natrium-23 Mdash;Kann ein Neutron absorbieren, das das instabile Isotop-Natrium-24 bildet, das dann zu Magnesium-24 abnimmt und zwei Gammastrahlen bei bestimmten Energien emittiert.Durch Messen der Energien der Gammastrahlen und der emittierten Menge können die vorhandenen Elemente und ihre Häufigkeit innerhalb der Probe bestimmt werden.Der anfängliche Gammastrahlen, der sofort emittiert wird, wenn das Neutron absorbiert wird, wird als promptierter Gammastrahlen bezeichnet, aber es sind normalerweise die verzögerten Gammastrahlen, die gemessen werden.
Neutronenaktivierungsanalyse ist eine sehr empfindliche Technik.Es kann Elemente in einem Teil pro Million oder weniger erkennen und in einigen Fällen auf einen Teil pro Milliarde.Das Verfahren ist auch sehr vielseitig, da es Proben in festen, flüssigen und gasformen analysieren und Probengrößen bis 0,000035 Unzen (0,001 Gramm) verarbeiten kann.
Die Neutronenquelle wird manchmal als Neutronenhohrer genannt.Wenn einige Lichtelemente Alpha -Partikel ausgesetzt sind, emittieren ihre Kerne Neutronen.Das Element Beryllium ist zu diesem Zweck besonders geeignet.Durch Mischen von Beryllium mit einer Quelle von Alpha -Partikeln wie Plutonium 239 oder Radium 226 kann eine starke Neutronenquelle erzeugt werden.Dies kann in geeigneter Strahlungsabschirche eingeschlossen werden, aber mit einer Öffnung, bei der die Neutronen auftauchen können.
Kernreaktoren werden auch als Neutronenquellen verwendet.In den USA bietet der High Flux Isotope Reactor (HFIR) in Oak Ridge eine Quelle für Neutronen im Oak Ridge National Laboratory, was es zu einem wichtigen Zentrum für Neutronenaktivierungsanalyse macht.Radioaktive Elemente, die Neutronen durch Kernspaltung produzieren, z. B. Californium-252, können auch in kleinerem Maßstab verwendet werden, sodass Neutronenquellen in Desktopgröße verwendet werden können.
Die Analyse der Neutronenaktivierung hat einen weiten Anwendungsbereich.Es kann in der Fertigungsindustrie verwendet werden, um Verunreinigungen in Metallen zu erkennen, in der Biologie den Stoffwechsel von Spurenelementen, in der Geologie zur Analyse von Gesteins- und Bodenproben und in der forensischen Wissenschaft, um entscheidende Informationen aus Tatort -Proben zu erhalten.Ein bekanntes spezifisches Beispiel für die Neutronenaktivierungsanalyse in Aktion ist die Feststellung, dass alle Schwachstellenfragmente der John F. Kennedy-Attentat Szene aus den gleichen zwei Kugeln stammen, die aus derselben Waffe abgefeuert wurden.Ein weiteres Beispiel war die Entdeckung einer Schicht iridiumreiches Sediment an der Grenze zwischen der Kreide- und Tertiärgeologischen Perioden, was auf einen großen Meteoriten-Auswirkungen hinweist, der mehr oder weniger mit einem Massenauslöschereignis zusammenfiel, das den Abgang der Dinosaurier markierte.