关于活化分析介绍

[拼音]：huohua fenxi

[外文]：activation analysis

一种由中子、带电粒子、γ射线等将样品活化，对其衰变特性进行测量的分析技术。包括中子活化分析、带电粒子活化分析和光子活化分析几种。它比化学分析灵敏。

中子、带电粒子或γ射线同样品中所含核素发生核反应，使之成为放射性核素(这个过程称为活化)，测量此放射性核素的衰变特性（如半衰期、射线的能量和射线的强度等）来确定待分析样品中所含核素的种类及其含量。

若被分析样品中某种元素的一种稳定同位素 X同射线作用后转化为放射性核Y（即X核被活化），Y核可经过某种途径发生衰变而成为另一种核素Z，即

其中σx为射线同X核发生核反应形成Y核的反应截面，λY为Y核向Z核衰变的衰变常数， EY为Y核的标识射线能量，AY为Y核的标识射线的放射性强度，活化分析就是通过测量EY、λY和AY等，判定X的存在并确定其含量。

能否用活化分析判断X核存在并作定量测量，首先在于该核素经过某种射线照射后能否被活化，并能获得足够的放射性强度;其次在于其生成的Y核是否具有适合于测量的衰变特性，以便于进行放射性强度的精确测量。

样品在辐射场中被照射后生成的放射性核 Y的放射性强度AY决定于X核的数目Nx、反应截面σx、所用射线的流强I以及照射时间t等。因此若要通过活化分析定量确定Nx，就需要对相关各量（包括AY、σx、I和t等）作绝对测量， 并根据一定的关系式定出Nx。这就是所谓绝对活化分析法。但到目前为止，由于一些核参量的准确度还不够理想，因此在实际工作中还很少使用这种方法。通常总是利用一个已知其数目N懬的待测核素 X作为标准样品同待分析的样品一起在同样条件下照射，使之活化，然后在相同几何条件下测量这两种样品的放射性强度比为，然后根据计算出待分析样品中的Nx。这种方法称为相对比较法。相对比较法不仅不需要知道σx、I及t等各量，而且也不需要作A懮和AY的绝对测量。由于及都不难作精确的测定，所以用相对比较法确定Nx常常可以达到很高的准确度。

中子根据能量的不同分为热中子和快中子（用得最多的是 14MeV中子）。由于热中子同核相互作用主要是吸收反应（在多数情况下就是辐射俘获反应，见中子核反应），反应截面比快中子大几个数量级，通常反应堆热中子的注量率又可以比快中子的大四五个数量级以上，因此更适用于痕量元素的分析。热中子活化分析还具有以下特点：

（1）灵敏度高，在约1012cm-29·s-1的中子注量率下对于周期表中大部分元素含量的最低探测极限可达10-9～10-9g数量级甚至更低(如Au可达10-12g)；

（2）抗污染能力强，经活化后的样品进行处理时一般不必顾虑由于试剂或器皿引入的沾污；

（3）选择性好，能鉴别化学性质相近的元素甚至同位素；

（4）对同一样品可进行多元素分析；

（5）在某些条件下可以不破坏样品；

（6）精密度高。但是对于一些轻元素如碳、氮、氧、氟等的热中子活化分析比较困难，而快中子活化分析却很有效（除碳外），特别是对于微量氧的分析，具有快速、准确、不破坏样品的特点，且具有一定的灵敏度（可达百万分之几十）。

常用的带电粒子有质子、氘核、氚核和α粒子等，也有用重离子的。这种方法最常用于超纯材料中微量轻元素的分析，如硅、锗、砷化镓等半导体材料中硼、碳、氮、氧的测定，以及各种高纯金属中轻元素的测定。还可用于矿物、土壤、植物等样品中微量元素的测定。

除了具有以上两种分析共同的优点外，还有其特有的长处:自屏蔽效应不像热中子那么严重；对轻元素有很高的灵敏度，不仅对不能作快中子或热中子活化分析的碳、铍和氘可以进行有效的分析，就是对分析氮、氧和氟等元素也是非常有用的；此外它还可以测定一些其他的元素如卤族元素、锶、铬、铷、铊和铅等，特别是对诸如包含有钠、钾或猛等的矿物、地质样品，有可能无干扰地进行非破坏性分析。事实上，使用电子直线加速产生的高能轫致辐射活化源以来，光子活化分析技术已从集中在少数几个轻元素的单一元素测定扩展到五六十种中重和重元素的非破坏性分析，在科学和工业的许多领域都获得了广泛的应用。

近年来，由于高分辨半导体γ射线探测器的使用，电子计算机在核分析技术上的应用，以及在此基础上建立的各种高效的γ能谱分析及数据处理系统，可以快速、自动地对复杂的γ谱形进行解析、计算和同位素识别，促进了活化分析技术的迅速发展，并可以使分析过程完全自动化。

活化分析技术已成为现代先进痕量分析技术之一，不仅在高纯材料研究中，而且在诸如生命科学、地球和宇宙化学、环境科学、冶金学、法学、考古学等领域中都得到了广泛的应用。