中子活化分析hw
《中子活化分析技术》课件
中子活化分析技术可以对样品进行无损分析，不会破坏样品。
3 广泛应用
中子活化分析技术在环境监测、材料科学、医学研究等领域有着广泛的应用。
中子活化分析技术的发展历程
2 0世纪4 0年代
中子活化分析技术首次被提出。
2 0世纪50年代
发展出用反应堆产生高强度中子 束的方法。
2 0世纪60年代
发展出多道γ能谱法和低能量中子 活化法。
数据处理方法
中子活化分析数据处理方法主要包括峰面积法和峰高法。其中峰面积法是一种常用的分析方法，利用γ能谱峰的面积 与元素含量成正比关系进行元素含量分析。
中子活化分析技术的优缺点
优点
准确度高、非破坏性、灵敏度高、分析范围广、可同时分析多种元素。
缺点
需要配备高强度的中子源，分析时间较长，对样品数量和形状有一定要求。
中子活化分析技术
中子活化分析技术是一种非破坏性分析技术，通过中子源激发样品中核素发 生核反应，分析样品中元素的含量和组成。本课件将带您了解中子活化分析 技术的发展历程和应用领域，以及实验步骤和数据处理方法。
中子活化分析技术简介
什么是中子活化分析技术
中子活化分析技术是分析元素含量和组成的一种无 损分析方法。
中子活化分析技术的应用领域
考古学
通过分析考古遗物中的元素含量， 了解人类活动和文化演变历程。
材料科学
分析材料中微量元素的含量、分 布和迁移规律，为材料的研究和 开发提供依据。
医学研究
用于研究药物的吸收、分布、代 谢、排泄等过程，以及分析组织 中的微量元素含量。
环境监测
研究环境中污染物的来源、运移、 转化等过程，评价环境质量和污 染程度。
中子源的分类及特点
核分析技术-11
第一章 中子活化分析
第二节 中子活化分析技术 中子活化分析设备——辐照源
加速器中子源
主要由离子源、加速系统和靶三部分组成。
第一章 中子活化分析
第二节 中子活化分析技术 中子活化分析设备——辐照源
加速器中子源
根据加速系统产生高压电场的方式或粒子加 速方式的不同，目前用作中子源的加速器主 要有：高压倍加器（或中子发生器）、静电 加速器（包括串列式）、回旋加速器和直线 加速器。
——
—— 4d 1.9h 282,396 150,1079.8,1240.9
第一章 中子活化分析
第二节 中子活化分析技术 中子活化分析工作方法
⑴测量核素的选择——选择原则
①热中子（或超热中子）的反应截面要大； ②有适当的半衰期（T1/2）; ③有可供测量的γ能谱，干扰要尽量小； ④有稳定的同位素丰度，且宜选择同位素丰 度大的。
第一章 中子活化分析
第二节 中子活化分析技术 中子活化分析设备——辐照源
反应堆中子源
裂变吸收：产生更多的新中子 非裂变吸收，泄漏：损失中子， 仅当新产生的中子，平均至少有一个中子再 去引起核裂变，则链式反应才能自续进行下 去。一个反应堆能不能实现自续裂变反应， 取决于裂变产生的中子数与非裂变吸收和泄 漏所消失的总数之间的平衡，为了研究链式 反应的条件，定义增值系数Keff。
第一章 中子活化分析
第二节 中子活化分析技术 中子活化分析设备——辐照源
反应堆中子源
Keff=反应堆内中子产生率/（反应堆内中子 吸收率+反应堆内中子泄漏率）
• Keff=1时 ，反应堆内中子产生率等于中子消失率，裂变稳 定运行----核电厂 • Keff>1时，反应堆内中子产生率大于中子消失率，相当于 启动或提升功率。 • Keff<1时，反应堆内中子产生率小于中子消失率，相当于 降低功率或停堆。
中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用
中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用中子活化分析技术是一种利用中子诱导核反应来进行元素分析的非破坏性分析方法，具有高灵敏度、广泛的元素测量范围和准确性高的优点。
它在典型元素定量检测上的应用广泛而重要。
典型元素是指那些在自然界中广泛存在并且在人类活动中起着重要作用的元素，如钙、钾、镁、铁、铜、锌、铝等。
这些元素在生物、环境、食品、地质等领域中具有重要的意义。
而中子活化分析技术能够对这些典型元素进行定量分析，为各个领域的研究和应用提供了重要的支持。
在生物领域，中子活化分析技术被广泛应用于生物样品的微量元素分析。
通过中子活化分析技术，可以准确测定生物样品中微量元素的含量，如血液中的钙、镁、铁等。
这对于生物的生理功能和代谢过程研究具有重要意义，也对于疾病的诊断和治疗提供了可靠的依据。
在环境领域，中子活化分析技术能够对大气、水体、土壤等环境样品中的典型元素进行准确测量。
在环境监测中，中子活化分析技术可以帮助人们了解环境中典型元素的含量和分布情况，对环境污染的来源和影响进行定量分析，为环境保护和治理提供科学依据。
在食品领域，中子活化分析技术能够对食品中的典型元素进行快速准确的定量分析。
食品中的微量元素对于人类的健康和营养具有重要作用，而中子活化分析技术可以对食品样品进行非破坏性的分析，不会影响其品质和营养价值，同时能够提供准确的元素含量信息，有助于食品质量检测和安全评价。
在地质领域，中子活化分析技术能够对岩石、土壤等样品中的典型元素进行定量分析。
岩石和土壤是地质研究的重要对象，而其中的典型元素含量对于了解地质成因、矿物赋存和环境变化具有重要意义。
中子活化分析技术可以对地质样品进行全面、准确的元素分析，为地质研究提供重要的数据支持。
总结而言，中子活化分析技术在典型元素定量检测上的应用广泛且重要。
它能够在生物、环境、食品和地质等领域进行准确的元素分析，为各个领域的研究和应用提供了重要的支持。
随着仪器设备和技术的不断改进，中子活化分析技术的应用前景将更加广阔，为人类社会的可持续发展提供更多有力的支撑。
反应堆中子活化分析应用进展
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
2、分析软件与算法问题：中子活化分析涉及大量的数据处理和解析工作，需 要高效的软件和算法进行数据处理和分析。目前，尽管已经开发出一些中子活化 分析软件和算法，但仍存在一些问题，如数据处理速度较慢、算法可靠性不足等。 为了解决这些问题，需要进一步优化软件和算法，提高数据处理速度和可靠性。
4、高能中子测量问题：高能中子在反应堆运行过程中扮演着重要角色，但高 能中子的测量难度较大。为了解决这个问题，需要研发更加灵敏和高精度的探测 器和技术，以提高高能中子的测量精度和效率。
谢谢观看
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
3、交叉污染问题：在样品处理过程中，不同样品之间可能存在交叉污染，影 响测量结果的准确性。为了解决这个问题，需要采取严格的样品处理措施，避免 不同样品之间的交叉污染。同时，需要对每个样品进行独立的测量和分析，以确 保测量结果的准确性。
反应堆中子活化分析应用中的问题与解决方法
4、安全分析
4、安全分析
安全分析是中子活化分析的重要应用之一。在核电站或核设施的安全分析中， 中子活化分析可以用于评估放射性物质的分布和活化产物，进而为安全防护措施 的制定和实施提供依据。例如，在中子源项计算中，中子活化分析可以提供精确 的中子注量率分布，为放射性物质的屏蔽和防护设计提供重要数据支持。
反应堆中子活化分析的基本原理
反应堆中子活化分析的基本原理
中子活化分析的基本原理是利用中子与原子核相互作用，使得特定原子核发 生激发或跃迁，并产生特征X射线或γ射线。通过测量这些特征射线的能量和强 度，可以推断出中子注量率或中子通量分布。在实际应用中，中子活化分析通常 采用多道脉冲幅度分析器（PAA）或高速示波管（HOM）等设备进行测量。
中子活化分析法测定人血中微量元素铜、铁和锌
有 中子 活 化法
A
.
、
原 子吸 收法
、
、
荧光 光谱 法
、
,
离
。
.
而 中子 活化 法 ( N
.
A
.
) 不 仅 具 有 选 择 性好
灵 敏度 高
.
活 化后
的 化 学 处 理 不 怕 污染 等 优 点 , 而 且 还 能 对 少量 样 品 同 时 进 行 多 元 素 分 析 不及 的娜
.
这 是 一 般 方法 所
自制 水 合 五 氧 化 二 锑
,
7
.
若 干 玻 璃 仪器
、
实验 步骤
制样
:
照 射 样 品 所 用 的小 石 英瓶 经 王 水 浸 泡 2 4 小时后
.
再 用 二 次 水 多 次冲 洗千
净
,
烘 千备 用
,
在 小 比 重瓶 内 测量 血液 样 品 的 比 重
入 石 英瓶 内
,
用 石 英 毛 细 滴 管抽 取 适 量 ( 约 1 0 m g ) 样 品 注
.
在 算成 毫 升 数
,
然 后 将 石 英瓶放 在 恒 温 千 燥 箱 内
5 5
,
在
.
4 小时 0 一9 9 5 ℃ 之 间烘 烤 约 1
待 样 品干 燥后 灼烧 碳化
3
0 ℃继 续 加 热 升 温至 1 5
,
小时
,
再 将 其 转入
.
马 福炉 中缓慢 升温 到 2 8
2
.
0℃
,
小时
,
5 最 后在 4
,
0℃
下灼 烧
.
第2章中子活化分析
核分析基础及应用
第二章 中子活化分析
成都理工大学 核自学院
成都理工大学 李丹
1
核分析基础及应用
主要内容
概述 第一节 中子活化分析原理 第二节 快、慢中子活化分析技术 第三节 中子活化分析技术的应用 第四节 中子瞬发γ射线活化分析
2
核分析基础及应用
概 述
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。 发展：
(n, α)，(n, p)的等反应生成放射性核素， 处理照射样品，测量放射性活度和射线能 量，可以确定靶样品中某种核素的含量和 种类。
irradiation
Out; radiochemical separation; decay;
measureme nt
11
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
7
核分析基础及应用
概 述
应用
• 作为一种常规的元素定量分析方法，广泛用于生物医学、
环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑侦等；
• 作为验证其它分析方法可靠性的一种检测手段，在许多
场合用于对比测量。
8
核分析基础及应用
概 述
新进展
• 进一步提高测量精确度、分析效率及提高分析灵敏度、
选择性
• 改善辐照设备、γ谱仪和谱的分解及计算机程序
21
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
一、活化分析公式
2. 冷却时间内的放射性活度 在冷却时间内，放射性核衰变，冷却到时刻t1未发生衰变的 放射性核数为：
N (t1 ) N (t 0 )e (t1 t0 )
活度为：
A(t1 ) N (t1 ) N (t0 )e (t1 t0 ) A(t0 )e (t1 t0 ) A(t0 ) D
中子活化法
其三，由于核衰变及其计数的统计性，致使中子活化分析法存在的独特的分析误差。误差的减少与样品量的 增加不成线性关系。
常用的中子核反应
按中子能量范围的不同，中子活化分析可区分为慢中子活化分析和快中子活化分析。慢中子活化分析是通过 (n，γ)俘获反应生成放射性核素。大多数核的慢化中子活化截面很大，故分析灵敏度高。快中子活化是通过(n， p)、(n，α)、(n，2n)和(n，n’ γ)阈能反应生成放射性核素。快中子的活化截面比慢中子的活化截面小，但 对轻元素分析具有较高灵敏度。快、慢中子活化分析技术包括辐照源的选择、样品的制备和处理、干扰反应影响 的考虑、放射性测量和数据处理等实验方法和技术 。
活化分析步骤
活化分析大体分为5个步骤：
本法的特点在于灵敏度极高，可进行ppt级以下的超痕量分析；准确度和精密度也很高；可测定元素范围广， 对原子序数1-83之间的所有元素都能测定，并具有多成分同时测定的功能，在同一试样中，可同时测定30-40种 元素。因而适用于环境固体试样中的多元素同时分析，如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测 量。由于仪器价格昂贵，分析周期较长，操作技术比较复杂，在我国尚少配置。它是大气颗粒物的多元素同时分 析方法中灵敏度较高的一种，在国外环境监测中广为应用 。
的优缺点
优点
缺点
其一，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10-6-1012g，其精度一般在±5%。
其二，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。
3.3中子活化分析技术
活化分析基于核反应中产生的放射性核， 其放射性活度由下式（3-5）给出：
A t f N (1 e
• • • • • •
0.6 9 3 / T1 / 2 t
)
式中 T1/2—半衰期； f—粒子注量率； σ—核反应截面； N—靶核数目； t—照射时间； At—照射t时间时生成的放射性 核素的放射性总活度。
6. 根据 射线能谱（能量和强度）
以及半衰期等分析，确定样品中 对应稳定核素及其含量。
4）中子活化分析设备
中国 原子 能科 学院 重水 实验 反应
5）中子活化分析广泛用于： 头发样品、水质分析*
计数
中子活化 冷却4小时后测量痕量元素7种
能量
若4 周后测量，还有其他痕量元素存在。
6）中子活化（ n, ）分析探测限
核素
55Mn
同位素丰度
100%
探测限* g
10-11 – 10-12
107Ag
197Au 64Ni 75As 202Hg 65Cu 121Sb
51%
100%
10-9 – 10-10
10-10 – 10-11
1.2%
100% 30% 31% 57%
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本科生实验报告
实验课程中子活化分析样品制备
学院名称核技术与自动化工程学院
专业名称核工程与核技术
学生姓名
学生学号
指导教师
实验地点
实验成绩
二〇一五年十一月
中子活化分析样品制备
一、实验目的：
1.熟悉中子活化的原理；
2.了解电子天平的分析原理,熟悉掌握电子分析天平的使用；
3.熟练掌握中子活化分析样品制备的方法；
二、理论基础：
1.电子分析天平的原理，操作注意事项：
a．电子分析天平的原理：
电子天平是采用电磁力平衡的原理，应用现代电子技术设计而成的。
它是将称盘与通电线圈相连接，置于磁场中，当被称物置于称盘后，
因重力向下，线圈上就会产生一个电磁力，与重力大小相等方向相
反。
这时传感器输出电信号，经整流放大，改变线圈上的电流，直
至线圈回位，其电流强度与被称物体的重力成正比。
而这个重力正
是物质的质量所产生的，由此产生的电信号通过模拟系统后，将被
称物品的质量显示出来。
电子天平采用了现代电子控制技术，利用
电磁力平衡原理实现称重。
即测量物体时采用电磁力与被测物体重
力相平衡的原理实现测量，当称盘上的加上或除去被称物时，天平
则产生不平衡状态，此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中
的瞬间位移，经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显
示出被测物体重量。
天平的在使用的过程中会受到所处环境温度、
气流、震动、电磁干扰等因素影响，因此我们要尽量避免或减少在
这些环境下使用。
b．操作注意事项：
1.将天平置于稳定，平整的工作台上，调整调整脚使水平泡处于
中心位置，应避免天平震动，阳光照射，气流及强电磁波干扰；
2.要注意去皮，按“TARE去皮”键后，显示“0或0.0或0.00”，
即已去皮重；
3.称量时手不要按压操作台；
4.避免大声说话，以免气流对称量精确度的影响；
5.关闭称量侧身窗时，应缓慢匀速；
6.整个过程都要使用镊子进行操作，严禁徒手接触实验工具样品；
7.镊子不要接触样品；
8.整个过程中大小口袋不能掉在操作台上；
2.样品制作工艺对中子活化分析的影响：
可密封在一个容器内，或压成薄片，用纯Al簿或清洁的滤纸包装。
作
标准样品时，粉末应充分混合均匀。
从分析灵敏度考虑，样品一个大
些，但太大影响中子通量密度分布和引起γ射线的自吸收。
几克重的
样品可以造成中子自屏蔽效应。
三、实验设备及样品：
1.聚乙烯膜，手套，粉末样品，铝箔若干；
2.电子分析天平，热封机；
四、实验步骤：
1.使用热封机将聚乙烯膜制作成大小装样袋；
2.使用电子分析天平称取小袋的重量并记录数据；
3.使用塑料槽并称取样品装入小口袋中，然后称取质量并记录数据；
4.计算样品的质量；
5.将装有样品的小口袋折叠好小心放入大口袋，不要让样品落入大口袋；
6.用铝箔封好；
五、实验数据：
样品6
原编号6
称重0.00817g 0.06925g
净重0.06108g。