Cos'è l'analisi dell'attivazione dei neutroni?

L'analisi dell'attivazione dei neutroni (NAA) è un metodo molto sensibile e accurato per determinare gli elementi presenti in un campione di materiale.Il campione è mirato a neutroni da una fonte radioattiva.Ciò fa sì che molti degli elementi presenti emettano raggi gamma a frequenze specifiche, da cui possono essere identificati.Circa 65 diversi elementi possono essere rilevati in questo modo.È una delle tecniche scientifiche più utili per studiare la composizione elementare dei campioni e ha molte applicazioni in chimica analitica, geologia, scienze forensi e altre aree.

Quando un neutrone colpisce il nucleo di un atomo, è spesso assorbito, formandoun isotopo più pesante ed emettendo un raggio gamma.In molti casi, questi isotopi sono instabili e decaderanno in un altro isotopo più leggero, dopo un breve ritardo, emettendo uno o più raggi gamma alle energie che sono caratteristiche di quell'isotopo.Ad esempio, l'isotopo più comune di sodio e mdash;Sodio-23 e mdash;può assorbire un neutrone, formando l'isotopo instabile sodio-24, che poi decade in magnesio-24, emettendo due raggi gamma in energie specifiche.Misurando le energie dei raggi gamma e la quantità emessa, gli elementi presenti e la loro abbondanza all'interno del campione possono essere entrambi determinati.Il raggio gamma iniziale, emesso immediatamente quando viene assorbito il neutrone è noto come pronta raggio gamma, ma di solito sono i raggi gamma ritardati che vengono misurati. L'analisi di attivazione del neutrone è una tecnica molto sensibile.Può rilevare elementi in una parte per milione o meno e, in alcuni casi, fino a una parte per miliardo.Il metodo è anche molto versatile, in quanto può analizzare i campioni in forme solide, liquide e di gas e può gestire dimensioni di campioni fino a 0,000035 once (0,001 grammi).

La sorgente di neutroni è talvolta nota come obice di neutroni.Quando alcuni elementi leggeri sono sottoposti a particelle alfa, i loro nuclei emettono neutroni.L'elemento berillio è particolarmente adatto a questo scopo.Mescolando il berillio con una fonte di particelle alfa, come il plutonio 239 o il radio 226, è possibile creare una forte fonte di neutroni.Questo può essere racchiuso in una protezione da radiazioni adeguata, ma con un'apertura in cui possono emergere i neutroni.

I reattori nucleari sono anche usati come fonti di neutroni.Negli Stati Uniti, a Oak Ridge, nel Tennessee, il reattore isotopico ad alto flusso (HFIR) fornisce una fonte di neutroni al Oak Ridge National Laboratory, rendendolo un importante centro per l'analisi dell'attivazione dei neutroni.Gli elementi radioattivi che producono neutroni attraverso la fissione nucleare, ad esempio Californiasum-252, possono anche essere utilizzati su scala ridotta, consentendo l'utilizzo di fonti di neutroni di dimensioni desktop. L'analisi di attivazione dei neutroni ha una vasta gamma di applicazioni.Può essere utilizzato nell'industria manifatturiera per rilevare impurità nei metalli, in biologia per studiare il metabolismo degli elementi di traccia, in geologia per analizzare campioni di roccia e suolo e in scienze forensi per ottenere informazioni cruciali dai campioni di scene di crimine.Un noto esempio specifico di analisi di attivazione dei neutroni in azione è la scoperta che tutti i frammenti di proiettile della scena dell'assassinio di John F. Kennedy provenivano dagli stessi due proiettili, sparati dalla stessa pistola.Un altro esempio è stata la scoperta di uno strato di sedimenti ricchi di iridium al confine tra i periodi geologici cretacei e terziari, indicando un grande impatto meteorita che ha più o meno coinciso con un evento di estinzione di massa che ha segnato la scomparsa dei dinosauri.