Co to jest analiza aktywacji neutronów?

Analiza aktywacji neutronów (NAA) jest bardzo wrażliwą i dokładną metodą określania elementów obecnych w próbce materiału.Próbka jest ukierunkowana na neutrony ze źródła radioaktywnego.Powoduje to, że wiele obecnych elementów emituje promienie gamma przy określonych częstotliwościach, z których można je zidentyfikować.W ten sposób można wykryć około 65 różnych elementów.Jest to jedna z najbardziej przydatnych technik naukowych do badania składu elementarnego próbek i ma wiele zastosowań w chemii analitycznej, geologii, nauk kryminalistycznych i innych obszarach.

Gdy neutron uderza w jądro atomu, często jest wchłaniany, tworząccięższy izotop i emitujący promień gamma.W wielu przypadkach izotopy te są niestabilne i rozkładają się w inny, lżejszy izotop po krótkim opóźnieniu, emitując jeden lub więcej promieni gamma w energiach charakterystycznych dla tego izotopu.Na przykład najczęstszy izotop sodu i mdash;sod-23 mdash;może wchłonąć neutron, tworząc niestabilny izotop sodu-24, który następnie rozpada się na magnez-24, emitując dwa promienie gamma przy określonych energii.Mierząc energie promieni gamma i emitowanej kwoty, można ustalić zarówno obecne elementy, jak i ich liczebność w próbce.Początkowy promień gamma, emitowany natychmiast po wchłanianiu neutronów, jest znany jako prążek gamma, ale zwykle mierzone są opóźnione promienie gamma.

Analiza aktywacji neutronów jest bardzo czułą techniką.Może wykrywać elementy w jednej części na milion lub mniej, aw niektórych przypadkach do jednej części na miliard.Metoda jest również bardzo wszechstronna, ponieważ może analizować próbki w postaciach stałych, cieczy i gazowej i może obsługiwać rozmiary próbek do 0,000035 uncji (0,001 gramów).

Źródło neutronowe jest czasem znane jako haubica neutronowa.Gdy niektóre elementy lekkie są poddawane cząstkom alfa, ich jądra emitują neutrony.Element Berylum jest szczególnie odpowiedni do tego celu.Mieszając berylu ze źródłem cząstek alfa, takich jak pluton 239 lub radu 226, można stworzyć silne źródło neutronów.Można to zamknąć w odpowiednim ekranowaniu promieniowania, ale z otworem, w którym mogą pojawić się neutrony.

Reaktory jądrowe są również stosowane jako źródła neutronowe.W Stanach Zjednoczonych w Oak Ridge w Tennessee reaktor izotopowy o wysokim strumieniu (HFIR) stanowi źródło neutronów w Oak Ridge National Laboratory, co czyni go głównym centrum analizy aktywacji neutronów.Elementy radioaktywne, które wytwarzają neutrony poprzez rozszczepienie jądrowe, na przykład Californium-252, mogą być również stosowane na mniejszą skalę, umożliwiając zastosowanie źródeł neutronów wielkości pulpitu.

Analiza aktywacji neutronów ma szeroki zakres zastosowań.Może być stosowany w przemyśle produkcyjnym do wykrywania zanieczyszczeń w metalach, w biologii w celu zbadania metabolizmu pierwiastków śladowych, w geologii w celu analizy próbek skały i gleby oraz w naukach kryminalistycznych w celu uzyskania kluczowych informacji z próbek sceny zbrodni.Jednym z dobrze znanych specyficznych przykładów analizy aktywacji neutronów w akcji jest odkrycie, że wszystkie fragmenty pocisków z sceny zabójstwa Johna F. Kennedy'ego pochodziły z tych samych pocisków, wystrzelonych z tej samej pistoletu.Innym przykładem było odkrycie warstwy osadu bogatego w irydę na granicy między kredyami kredowymi i trzeciorzędowymi, co wskazuje na duży wpływ meteorytowy, który mniej lub bardziej zbiegł się z masowym zdarzeniem ekstynkcji, które oznaczało śmierć dinozaurów.