核分析技术1资料课件.ppt

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1、核分析基础,成都理工大学 核自学院,核分析基础,核分析核分析：利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析物质成分和结构的一种髙灵敏分析方法。核辐射粒子：中子、射线、粒子、粒子、正电子、质子以及加速器出射的其它粒子。相互作用：主要是电磁作用，以及核力作用。,核分析基础,核分析核分析方法大量出现、发展和广泛应用起始于上世纪60年代。加速器和反应堆等大型仪器设备从核物理实验专用设备“解放”出来，有条件用于应用方面的研究。核分析技术在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。,核分析基础

2、,核分析特点在近代科学的发展中，人们十分重视材料的研究和发展。许多材料的重要的物理性能和化学性能与材料中的痕量杂质元素、晶体的缺陷和微观结构有关。人们发展了许多物理的和化学的分析方法，对元素成分、物质结构以及杂质浓度体分布和表面层的形貌特征等进行测量和表征。这些分析方法同样也适用其它领域。,核分析基础,核分析特点核分析方法是其中的一种，它的出现和广泛的应用对传统的化学的、物理的方法是一个挑战，有时，“非核莫属”，是一种不可替代的特殊的分析技术。这是和平利用核科学和核技术的重要方面。核分析技术做为必不可少的分析手段，已广泛应用于材料、能源、环境、生命科学、以及地质考古等领域。,核分析基础,核分析

3、特点高灵敏度：中子活化分析 杂质含量(ppm)；卢瑟福背散射RBS可分清样品表面层或深层nm量级的厚度结构。高准确度和精密度高分辨率(包括空间分辨率和能量分辨率)非破坏性（不破坏样品）多元素测定能力（多元素同时分析）易实现自动化分析和远距离控制。,核分析基础,核分析分类1）活化分析中子活化分析带电粒子活化分析2）离子束分析卢瑟福背散射分析沟道技术分析核反应分析粒子诱发x荧光分析,核分析基础,核分析分类3）核效应分析穆斯堡尔效应分析正电子淹灭技术扰动角关联核磁共振4）超灵敏质谱分析,课程目的和要求,现代核分析技术是一门现代分析技术，它是核技术应用中的一个重要领域，是核物理理论、核射线测量等知识在

4、材料元素、缺陷和结构分析中的具体应用。通过该门课程的学习，使学生了解和掌握常用核分析技术的原理、技术和应用，为学生将来从事材料无损分析工作奠定理论基础和实验技术能力。要求学生掌握活化分析、X射线荧光分析等的基本原理、方法和技术，了解这些分析技术目前的发展状态和最新的应用领域。,参考文献,1.核分析技术，赵国庆、任炽刚编，原子能出版社，19892.活化分析基础，柴子芳编著，原子能出版社，19823.核地球物理勘查方法，曹利国，原子能出版社，19964.现代核分析技术研究及其在若干环境 问题中的应用研究，孙景信等著，原子能出版社，19945.现代核分析技术及其在环境科学中的应用，“现代核分析技术及

5、其在环境科学中的应用”，项目组著，原子能出版社，1994 6.核分析技术与环境科学，“现代核分析技术及其在环境科学中的应用”项目组著，原子能出版社，1997,活化分析技术的发展,19世纪末20世纪初，法国物理学家贝克勒尔和居里夫妇发现了放射性，居里夫妇提炼出放射性元素镭；英国科学家卢瑟福等人发现了放射性衰变规律并建立了原子模型。这一切都为活化分析奠定了理论基础。1932年英国物理学家查德威克发现了中子。这一发现引起了科学家们的极大兴趣，他们用中子来研究各种反应。1936年化学家海维希和列维进行了历史上第一次中子活化分析。他们测定了氧化钆(Gd)中的镝(Dy)，定量分析的结果为10-3克/克。,

6、活化分析技术的发展,1938年美国化学家西博格和利文格德用加速器氘束测定了纯铁中的镓，进行了第一次带电粒子活化分析。1942年建成了可提供比同位素中子源要高得多的通量的反应堆，1948年出现了NaI 闪烁探测器，在此基础上雷第考脱等人于1951年首次用反应堆进行热中子活化分析法。用活化分析能测定 ppm 以至ppb Xe（氙）。,活化分析技术的发展,此时，中子发生器，多道能谱分析器等供活化分析用的仪器相继问世，使得活化分析成为当时具有最高灵敏度的分析方法。60年代初期出现了半导体探测器使分辨率提高了好几十倍，锗探测器的应用使一次照射便可同时测定四五十种元素，计算机的应用更把活化分析推向一个新的

7、领域。,活化分析的种类粒子种类,反应堆中子活化分析热中子（En=0.025eV）活化分析超热中子(En=0.30.5eV)活化分析中子源均来自反应堆；其检出限一般在10-610-9之间。,活化分析的种类粒子种类,快中子活化分析中子能量：14MeV主要工具为加速器反应类型为（n,p）、（n,）主要用于钢材、铝材中微量元素的分析，取样后活化30秒，一分钟出结果，对于含量经常变化的样品特别适用，可以分析钢材中的氧含量。,活化分析的种类粒子种类,带电粒子活化分析带电粒子主要是指质子（p）对于原子序数 39的元素特别有用，例如B、C、N、O，这些元素X荧光分析几乎无能为力。地质上为了解金刚石的成因，需了

8、解N的含量，半导体材料中，经常要了解杂质元素的含量，特别是轻元素杂质的含量。,丰度,同位素：原子序数（质子数）相同，中子数不同的核素丰度自然界中某个核素占整个同位素的比例例：40K有三个同位素：39K、40K、41K，其中93.08%为39K，6.91%为41K,40K只占整个同位素的0.012%,但确是一个很强的辐射体,放出能量为1.46MeV的射线。,丰度,丰度自然界中某个核素占整个同位素的比例41K的反应方程为：41K（n，）42K 42K的半衰期（T1/2）为12.4h；42K 的射线的能量为（E）=1254.7KeV活化分析的前提是：某个核素的同位素丰度是固定的。自然界中一般的同位素

9、丰度是固定的。,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,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。自从1936年第一次用热中子活化分析元素以来，由于反应堆和加速器技术、射线探测器技术和核电子学技术，以及计算机技术的发展，使中子活化分析技术得到迅速发展。,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,从原先的放射化学分离中子活化分析发展到如今的仪器中子活化分析，成为高灵敏度、多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。目前，慢中子和快中子活化分析，几乎能分析所有的核素；分析的灵敏度为

10、百万分之一（ppm），甚至可达十亿分之一（ppb）直至亿万分之一（ppt）；一次能同时分析4050个核素；可分析寿命非常短的放射性核素，甚至可做中子俘获瞬发射线活化分析；而且自动化分析的程度很高。,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,中子活化分析不仅是作为一种常规的元素定量分析方法，已广泛用于广泛应用于环境科学、生物学、医学、材料科学、冶金、半导体工业、地质、地球化学、考古学刑庭侦查等许多领域；而且也是作为验证其他分析方法可靠性的一种监测手段，在许多场合用于对比测量。中子活化分析的发展虽已较为成熟，但在进一步提高测量精确度和分析效率及提高分析

11、灵敏度和选择性方面，在改善辐照设备、谱仪和谱的分解及计算机程序等方面仍有待新的进展。,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,我们在这一章里主要叙述仪器中子活化分析，并附带介绍中子俘获瞬发射线活化分析。,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,中子特性（Neutron characteristic）基本性质The basic propertyMass-Mp,Mn=1.008665012 uCharge-zeroHalf life-10.69 min n 1H+e+(中微子)Decay energy-

12、Emax=(782 13)keV,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,中子源（Neutron source）,第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,同位素中子源（Radioisotope）Neutron yield units：s-1 g-11.(alpha,n)中子源9Be+4He 12C+n 10Be+4He 13N+n+1.07MeV2.自发裂变中子源Spontaneous fissionFor 252Cf,yield=106 g-1 s-1 1 gram 252Cf 1012 s-1,

13、第一章 中子活化分析 Neutron Activation Analysis（NAA）,加速器中子源(Accelerator based nuclear reaction)1.(p,n)中子源:7Li(p,n)7Be;3H(p,n)3He 2.(d,n)中子源:2H(d,n)3He;3H(d,n)4He反应堆中子源(Nuclear reactor),第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化：一些稳定的原子核在粒子的作用下，发生核反应，变成新的放射性核素，这种现象称为活化。,中子活化分析是用中子辐照样品，使原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别

14、，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。从本质上讲，中子活化分析是一种核分析方法，它的基础是核反应。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,X:靶核，Y:生成核，W:最终衰变产物:衰变方式，n:中子，:放出射线Z:原子序数，A:质量数,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,例：核反应方程式记为：上述核反应生成的76As是75As的同位素 76As有确定的半衰期，T1/2=26.32h，衰变，E=1.21662.656MeV，在衰变的过程中伴随发出射线，E=0.559MeV，通常测量射线的能量，来确定样品中75As的含量。衰变产物为7634Se。,第一章 中子活化分析

15、 第一节 中子活化分析原理,“核指纹”特性不同放射性同位素的半衰期和发射射线的能量都是不同的，如同人的指纹一样；没有发现两个不同的放射性同位素有相同的半衰期或射线能量。不同的稳定元素被中子照射，活化生成不同的放射性同位素，其半衰期和射线能量也不同。中子活化分析就是根据获得样品的“核指纹”特征，判别材料中含有的元素及其含量。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,通过对生成核素放出射线能量的测量，达到对放射性核素进行成分的鉴别，从而确定样品中的核素成分；通过对放射强度的测量来确定核素含量。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析主要包括四个步骤：样品的制备样品的辐

16、照。将样品放在中子场中照射取出已辐照的样品，如有必要对样品进行放射化学元素分离，进行放射性活度测量。进行数据处理，按一定的标准化方法求出样品中元素的含量或浓度。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,3 测量样品放射性 射线能谱,4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。,1样品稳定核素构成,活化：稳定核素吸收中子变成放射性核素,射线谱仪,1）样品制备 2）辐照 3）放射性测量 4）数据处理,（n,),2 中子束照射样品 活化,化学分离,活化分析公式推导样品在一定能量的中子辐照下，通过(n,)、(

17、n,)、(n,p)、(n,2n)等核反应生成放射性核素。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析中的三个时间标志。我们可以分别写出这三段时间内放射性活度的表达式。,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额 A(n,)B-C单位时间内生成的B核素的量与 中子注量率（中子通量）活化截面A(中子与A核素的反应截面)靶核素NA的数量有关。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额 A(n,)B-C样品在中子的照射下，假设不随时间变化，不考虑中子通量衰减(即没有样品自吸收)其放射性核素B

18、的生成率（单位时间内生成的B核素的量）为：NB=A NA,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额放射性核素B的生成率 NB=ANA：中子注量率A：活化截面(表征中子与样品中的原子核A发生反应的几率)，单位为靶（b）,1b=10-24cm2。NA：样品中核素A的原子总数,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额在这同时，已生成的放射性核B发生衰变，衰变率（活度）为:A=BNB：B的衰变常数N：B的核数,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额辐照

19、时某一时刻的放射性核B数目的变化率为:解方程，并利用初始条件（t=0时，N=0），可得到辐照时t时刻的放射性核数:,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额如果辐照的时间为t0，那么，在t0时刻停止辐照时样品中所生成的放射性核数为:或者写成：A(t0)为t0时刻的放射性活度 称为饱和因子,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导1）辐照时放射性核素的产额当辐照时间为2个半衰期时，放射性活度为最大值的75%；而辐照7个半衰期时，活度为最大值99.2%，只增加22%；,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析

20、公式推导1）辐照时放射性核素的产额辐照时间小于1个半衰期时放射性活度的增长与时间近似成线性关系；辐照时间足够长时，放射性活度达到饱和值A()。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导2）冷却时间内的放射性活度在活化分析中，一般照射后并不立刻进行测量，而是让样品“冷却”（即衰变）一段时间。在冷却时间内，放射性核衰变持续，冷却到时刻t1未发生衰变的放射性核数为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导2）冷却时间内的放射性活度在离开照射到开始测量时B核素的放射性活度为：D 为衰变因子或：t：照射时间；t：冷却时间,第一章 中子活化分析 第一节 中

21、子活化分析原理,活化分析公式推导3）测量阶段的放射性计数在测量时间间隔t2t1内，样品中放射性核衰变的总数为：假定衰变时只有一种衰变方式，而且只放出一种能量的射线；并假定探测系统的总绝对效率t为:为探测器对一定能量的射线的本征效率为探测器对样品所张的立体角,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导3）测量阶段的放射性计数那么，在t2t1时间间隔内记录到的射线总计数为：或者，在停止辐照后的某一测量时刻t记录到的射线强度为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导3）测量阶段的放射性计数当生成的放射性核素还存在着其他衰变方式（例如内转换）和发射几组

22、不同能量的射线时，在t2t1时间内记录到的某一能量的射线的总计数，或在时刻t测得的某一能量射线强度，应乘上修正因子 fr和为内转换系数fr为该放射性核素发射某一能量射线的强度比(分支比)为核发射射线的几率,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导3）测量阶段的放射性计数则：在t2t1时间内记录到的某一能量的射线的总计数，或在时刻t测得的某一能量射线强度为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导3）测量阶段的放射性计数若用样品的重量W来表示待测元素的含量，靶核的数目为：靶核的天然同位素丰度W 靶元素A的重量M 靶元素A的原子量6.0231023

23、 阿佛加德罗常数,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导中子活化分析中的基本公式,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,活化分析公式推导当辐照和放射性测量的一些参数，以及有关的核数据等已知时，便可以从这些基本公式计算出样品中待测元素的浓度当然，辐照时的一些参数由具体的辐照中子源条件而定。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面在推导活化基本公式时，认 为入射到样品上的中子通量密度和核反应截面都是单能中子的通量密度和截面值。当辐照源的中子能量不单能，必须考虑中子通量密度分步和中子活化截面随能量的变化，这时放射性核的产生率为：,

24、第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面式中 是单位能量间隔内的中子通量密度。对于中子阈能反应，能量小于 时其反应截面为零，所以：所以，在活化分析的定量计算时，应根据具体的辐 照中子源条件，对不同的中子能区采用相应能量下 的中子通量密度和截面值。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 对于反应堆中子源，在理想的慢化条件(反应堆中慢化区无限大，慢化剂不吸收中子，慢化材料的原子是自由粒子)下的中子能谱分为热区、中能区、快区。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截

25、面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 裂变反应堆中子通量密度随能量的分布,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 热区 热区中子的速度是慢化剂处于热平衡时的速度，其分布为麦克斯韦分布。20时速度为2200m/s中子能量为0.025eV这种中子称为热中子,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 热区 0.55eV为镉截止能量。Cd对热中子的吸收截面很大，能量小于 的中子通过Cd片时被吸收，只有能量较高的中子才能穿过。能量小于 的中子称镉下中子大于 的称镉上

26、中子,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 热区 热中子的密度为 为单位速度间隔内的中子密度,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 热区 热中子与原子核发生(n,)反应，生成放射性核素。热中子的活化截面为0。热区中子与原子核作用的总截面遵循1/v定律，速度为v的中子的活化截面(v)可以写成:,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 热区热区中子活化时每个样品原子的放射性产生率为：为热

27、中子通量密度,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区反应堆中，超热中子或镉上中子为中能区中子。在理想的慢化介质情况下的超热中子能量分布为1/E分布，即：是单位对数能量间隔内的超热中子通量密度,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区中能中子与原子核作用的总截面存在许多共振峰，故中能区也称共振区。共振区的截面(v)包含两个部分：布赖特维格纳共振截面 R和1/v截面曲线 的尾部，即,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和

28、反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区我们把热区和中能区统称为慢区。用慢区中子 做活化分析时，每个样品原子通过(n,)反应生成为放射性核的产生率为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区第一个积分项是镉下中子对活化的贡献 为镉下热中子通量密度 为镉下热 中子密度。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区第二个积分项是镉上中子对活化的贡献,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的

29、能量、通量和反应截面 中能区共振积分截面：对1mm厚的Cd片：则：镉下热中子通量密度与超热中子通量密度之比 共振积分截面与热中子截面之比,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 中能区辐照时样品包上Cd片后，镉下中子对活化没有贡献，第一项为零。慢中子活化分析中放射性核素发射的射线强度表达式为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 快区反应堆中快区中子的能谱为裂变谱。这能区的中子通量密度弱，只占百分之几。辐照时，快区中子通过(n,p)、(n,)、(n,2

30、n)、(n,n)、(n,)反应活化样品。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 快区快中子的(n,)反应截面很小，(n,p)、(n,a)等反应是阈能反应，反应截面比热中子活化截面小得多，所以反应堆中快中子对活化的贡献较小。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子能量、通量和反应截面1.反应堆中子的能量、通量和反应截面 快区用快中子做活化分析时，每个样品原子通过核反应生成放射性核的产生率为:,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,平均截面,等效裂变中子通量密度,中子能量、通量和反应截面2.加速器中子的

31、能量、通量和反应截面加速器上产生的中子是快中子，在一定的中子发射方向可以获得单能的，中子的通量密度比反应堆中热中子通量密度弱得多。加速器中子的活化分析中以14MeV快中子的活化分析最为重要。辐照时，样品原子的放射性产生率:P=ANA A为14MeV中子的反应截面为14MeV中子的通量密度。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法做中子活化分析时，为求得样品中元素的浓度，需确定测量的标准化方法，即采用绝对测量法还是相对测量法。绝对测量法要求活化时的中子通量分布、截面、探测效率、放射性核的有关核参数等都为已知，然后再按公式计算元素浓度。相对测量法是将待分析样品与

32、已知浓度的标准样品作比较测量，从而求得元素浓度。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法在实际工作中，绝对测量是比较麻烦的，而且A和的值不易准确测定，所以在实际的活化分析工作中，很少用绝对测量法，而大多采用相对测量法。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法将待分析样品与相同材料但含量巳知的标准样品在相同的中子能量和通量条件下辐照，并在相同的测量条件下测量它们的放射性，比较它们的放射性活度就可以求得待分析样品中的元素含量。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法待分析

33、样品中子活化分析的表达式为：标准样品中子活化分析的表达式为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,S：饱和因子；D：衰变因子,中子活化分析中的标准化方法相对测量法两式相除得到待分析样品的元素含量为：若用t2-t1时刻的累计计数，则为：式中：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法优点：不必知道辐照时的中子通量密度绝对值和探测器绝对效率。但要求待测样品和标准样品所受到的辐照中子通量密度相同。为防止辐照待分析样品和标准样品时中子通量密度的变化，实验时可用另一材料(例如Ni)作为中子通量监测器，与标准样品或待分析样品一同辐照，测量通量监测器的

34、射线计数。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法浓度计算公式：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法样品与通量监测器，或者标准样品与待测样品同时辐照时对中子通量和中子能谱的稳定性就没有要求。若待测样品和标准样品都占有一定体积，则它们在中子场中所在位置处的中子通量密度不尽相同。实验时也应该用中子通量监测器监测，计算时，应对中子通量梯度作修正。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法若样品自吸收中子，则在相对测量时要求待测样品和标准样品的形状和组成成分相同，

35、否则要对样品的自屏蔽效应作修正。相对测量法要求对待测样品和标准样品放射性测量条件(例如立体角)相同。若样品自吸收射线，则要求两种样品的大小，形状和组成成分相同，否则要对射线自吸收效应作修正。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法相对测量法可见，为了避免中子自屏蔽和射线自吸收修正，就要求对每一种待测样品中每一待测元素，有与待测样品组成成分和形状相同的标准样品。制备这一系列相应的标准样品，显然不是一件十分容易的事情。相对测量法的测量准确度较高，主要取决于标准样品的准确度。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法绝对测量法绝对

36、活化分析法要求知道中子通量密度绝对值和探测器绝对效率，以及有关的核参数的精确数值，才能计算出元素含量。中子通量密度值可以通过中子通量监测器样品的活化分析确定。常用的监测器样品元素有Au、Zn、Fe、Cu、Ni等。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法绝对测量法将中子通量监测器样品与待测样品一起辐照测得通量监测器样品的射线强度为：待测样品的射线强度为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法绝对测量法待测样品元素含量计算公式：对于慢区中子活化分析：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法

37、绝对测量法k与核参数有关，k与中子能谱有关，k与探测器有关。当k值巳知时，就可以计算出待测样品中的元素含量。绝对测量法分析不同元素时，要分别计算k值，而且要求核数据0、I0以及f、t等数据准确度好才行。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法绝对测量法但是，这些数据，特别是活化截面和核发射射线的分支比参数的准确度不高，绝对测量法的准确度往往比相对测量法差。为避免在绝对测量法中使用不精确的核数据给分析结果带来误差，于是就提出了另一种标准化方法单标准法(或称单比较器法)。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法事先选择

38、某一种元素作为标准参考元素(或称比较器)，将已知重量的参考元素样品与已知重量的某一其他元素样品一起辐照。并在确定的几何条件下测量射线计数，用慢区中子活化分析的计算公式求得这一元素相对于比较器元素绝对活化分析时的ki值。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法对其他不同元素样品分别做相同的实验，求得相应的ki值，建立一套各种元素相对于这比较器元素测量的ki值实验数据库，作为参考标准。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法以后分析任何样品时，只要用该比较器与待分析样品一起在原来测定ki值标准数据时的相同辐照条

39、件下辐照，并用原来测定ki值标准数据时的同一探测器在相同的测量几何条件下测量射线，然后用已建立的ki值标准数据便可计算出待分析样品中元素含量。常用的比较器元素是Au和Co。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法单标准法中的比较器，类似于绝对测量法中的中子通量监测器。这两种测量方法的不同之处是：在绝对测量法中，要知道探测器总绝对效率，而在单标准法中不必要知道探测效率。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法单标淮法与相对测量法的不同之处是：对标准样品的处理上，单标准法只用一种元素标准样品作为参考，不必象相对

40、测量法要用各种元素的标准样品，因而简化了标样的制备、辐照和测量手续；在单标准法中要用到核数据，而在相对测量法中则不用核数据。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法所以，在做多元素活化分析时，单标准法比相对测量法优越，特别适用于只要想知道元素浓度相对变化情况的那些分析中。此方法也比较容易实现自动化分析。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法单标准法要求测定ki值标准数据时和以后分析样品时的实验条件完全一致。若实验条件(例如辐照位置上中子通量密度，探测器性质和几何条件)稍有变化，就得重新测定ki值标准数据库

41、，这是这一方法的不足之处。单标准法基础上又发展了k0标准化方法。,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,中子活化分析中的标准化方法单标准法k0标准化方法：把k中不受辐照条件和测量条件影响，而仅与核参数有关的k0作为常量，建立一套各种元素相对于单比较器的k0值作为参考标准；而把与中子能谱和探测器因素有关的k1和k2值在分析样品时确定。k0标淮法中的元素浓度计算公式为：,第一章 中子活化分析 第一节 中子活化分析原理,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,