中子活化法

1936年匈牙利化學家赫維西和H.萊維用鐳-鈹中子源 (中子產額約3×10中子/秒)輻照氧化釔試樣，通過Dy（n,γ）Dy反應（活化反應截面為2700靶（恩）, 生成核Dy的半衰期為2.35小時）測定了其中的鏑，定量分析結果為10克/克，完成了歷史上首次中子活化分析。隨着NaI探測器（1948）和反應堆（1951）的發展，中子活化法的元素數量、靈敏度都有了很大的提高。1960年代，當第一台高分辨率Ge伽瑪譜儀與計算機相結合的中子活化分析問世以後，中子活化分析更以其高靈敏度、高準確度、非破壞性、無試劑空白污染和多元素同時分析等優點成為元素分析領域的明星。廣泛地應用於地球化學、宇宙科學、環境科學、考古學、生命醫學、材料科學和法醫學等領域 ^[1]  。

活化分析大體分為5個步驟：

本法的特點在於靈敏度極高，可進行ppt級以下的超痕量分析；準確度和精密度也很高；可測定元素範圍廣，對原子序數1-83之間的所有元素都能測定，並具有多成分同時測定的功能，在同一試樣中，可同時測定30-40種元素。因而適用於環境固體試樣中的多元素同時分析，如大氣顆粒物、工業粉塵、固體廢棄物等中的金屬元素測量。由於儀器價格昂貴，分析週期較長，操作技術比較複雜，在我國尚少配置。它是大氣顆粒物的多元素同時分析方法中靈敏度較高的一種，在國外環境監測中廣為應用 ^[2]  。

其一，靈敏度高，準確度、精確度高。NAA法對週期表中80%以上的元素的靈敏度都很高，一般可達10-6-10-12g，其精度一般在±5%。

其二，多元素分析，它可對一個樣品同時給出幾十種元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同時提供樣品內部 和表層的信息，突破了許多技術限於表面分析的缺點。

第三，樣量少，屬於非破壞性分析，不易沾污和不受試劑空白的影響。還有儀器結構簡單，操作方便，分析速度快。它適合同類文物標本的快速批量自動分析，其缺點是檢測不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也無法測量。此外，探測儀器也較昂貴。

其一，一般情況下，只能給出元素的含量，不能測定元素的化學形態及其結構。

其二，靈敏度因元素而異，且變化很大。例如，中子活化分析對鉛的靈敏度很差而對錳、金等元素的靈敏度很高，可相差達10個數量級。

其三，由於核衰變及其計數的統計性，致使中子活化分析法存在的獨特的分析誤差。誤差的減少與樣品量的增加不成線性關係。

按中子能量範圍的不同，中子活化分析可區分為慢中子活化分析和快中子活化分析。慢中子活化分析是通過(n，γ)俘獲反應生成放射性核素。大多數核的慢化中子活化截面很大，故分析靈敏度高。快中子活化是通過(n，p)、(n，α)、(n，2n)和(n，n’ γ)閾能反應生成放射性核素。快中子的活化截面比慢中子的活化截面小，但對輕元素分析具有較高靈敏度。快、慢中子活化分析技術包括輻照源的選擇、樣品的製備和處理、干擾反應影響的考慮、放射性測量和數據處理等實驗方法和技術 ^[2]  。