核分析基础成都理工大学 核自学院第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析技术包括： ¡辐照源的选择 ¡样品制备和处理 ¡干扰反应影响的考虑 ¡放射性测量和数据处理第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l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 ¡慢中子活化是通过(n，γ)俘获反应生成 放射性核素大多数核的慢中子活化截 面很大，故分析灵敏度高第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l常用的中子核反应 ¡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l快中子的活化截面比慢中子的活化截面小， l但对轻元素分析具有较高的分析灵敏度 ¡常用的热中子和14MeV快中子核反应列于 附录表1和表2中，表中也给出了活化截面 值和生成的放射性核素的半衰期第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡同位素中子源——核反应产生中子l最早用同位素中子源，有Ra-Be中子源，优 点是Ra的半衰期长，T1/2=1620a，缺点是子 体有很强的β、γ辐射体，防护困难，另外强 度太弱，只能达到1.7×107n/(Sec.cm2)，检出 限只能达到10-3（g/g），相当低。
l还有Po-Be中子源，但T1/2=138d ，太短 l较实用的是锎-252（252Cf）， T1/2= 2.1a，中 子注量率可达3×109n/(Sec.cm2)，价格昂贵第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡加速器中子源l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l中子活化分析设备——辐照源 ¡加速器中子源l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 第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡加速器中子源lT(d，n) He反应是最常用的核反应，用100一 200keV的高压倍加器做成中子发生器能获得 产额为109n/cm2 s的单能中子，比D(d，n)He 反应的中子产额高100倍 l14MeV中子可使许多原子核发生阈能反应， 而(n，γ)反应截面小，用于快中子活化分析 中子发生器价格便宜，操作方便、易于推 广使用，可做成小型中子管用于地质勘探第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡加速器中子源l中子发生器上D(d，n)3He反应产生的中子能 量较低(~2.6MeV)，对许多原子核不能引起中 子阈能反应，而这种能量的中子的(n，γ)反 应对活化却有贡献。
第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡反应堆中子源l 中子活化分析的中子源主要依靠反应堆，反 应堆一般能产生1012~1015 n/(Sec.cm2）的中子 ，是理想的中子源 l自然界中，U有三个同位素，238U、235U、 234U，它们的同位素丰度分别为99.28%， 0.71%，6×10-3%其中235U叫做易裂变物质 ，它能吸收中子，产生裂变，同时产生二个 以上（2.44个）的新中子第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡反应堆中子源l反应堆由四个基本部分构成• 活性区（堆芯）、反射层、屏蔽层和控制系统第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡反应堆中子源l在活性区和反射层中都设有许多辐照孔道， 用来放置接受中子 照射的样品 中子通量 密度可达1012～1014 n. cm-2·s-1； l高通量反应堆可达1015 n.cm-2·s-1以上；第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l中子活化分析设备——辐照源 ¡反应堆中子源l裂变吸收：产生更多的新中子 l非裂变吸收，泄漏：损失中子， l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l中子活化分析设备——辐照源 ¡反应堆中子源lKeff=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 • Keff2b时，令a=2nb，n=2, 3, ….；m=[(2n+1)H-1]/2 • an时，用最小二乘拟合法求解各系数a0，a1，a2，……an，第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术l谱分析—含量计算—多标法 ¡计算含量： l工作曲线为n次多项式：（常取n=2）wx=a0+a1Ax+a2Ax2+…+anAxnl在相同条件下测量样品，得对应峰的面积计数 Ax，带入上多项式方程即可得含量值 第一章 中子活化分析第二节 中子活化分析技术。