Hvad er Neutron Activation Analyse?
Neutronaktiveringsanalyse (NAA) er en meget følsom og nøjagtig metode til bestemmelse af de elementer, der er til stede i en prøve af materiale. Prøven er målrettet mod neutroner fra en radioaktiv kilde. Dette får mange af de tilstedeværende elementer til at udsende gammastråler ved specifikke frekvenser, hvorfra de kan identificeres. Cirka 65 forskellige elementer kan detekteres på denne måde. Det er en af de mest nyttige videnskabelige teknikker til undersøgelse af elementersammensætning af prøver og har mange anvendelser inden for analytisk kemi, geologi, retsmedicinsk videnskab og andre områder.
Når en neutron rammer kernen i et atom, absorberes det ofte, danner en tungere isotop og udsender en gammastråle. I mange tilfælde er disse isotoper ustabile og vil henfalde til en anden, lettere, isotop efter en kort forsinkelse og udsende en eller flere gammastråler ved energier, der er karakteristiske for den isotop. For eksempel kan den mest almindelige isotop af natrium - natrium-23 - absorbere et neutron og danne den ustabile isotop natrium-24, der derefter nedbrydes til magnesium-24 og udsender to gammastråler ved specifikke energier. Ved at måle gamma-strålernes energier og den udsendte mængde kan begge elementer og deres overflod i prøven begge bestemmes. Den oprindelige gammastråle, der straks udsendes, når neutronen absorberes, er kendt som den hurtige gammastråle, men det er normalt de forsinkede gammastråler, der måles.
Neutronaktiveringsanalyse er en meget følsom teknik. Det kan registrere elementer med en del pr. Million eller mindre, og i nogle tilfælde ned til en del pr. Milliard. Metoden er også meget alsidig, idet den kan analysere prøver i faste, flydende og gasformer og kan håndtere prøvestørrelser ned til 0,000035 ounce (0,001 gram).
Neutronkilden er undertiden kendt som en neutron-howitzer. Når nogle lette elementer udsættes for alfapartikler, udsender deres kerner neutroner. Elementet beryllium er især velegnet til dette formål. Ved at blande beryllium med en kilde til alfa-partikler, såsom plutonium 239 eller radium 226, kan der oprettes en stærk kilde til neutroner. Dette kan indkapsles i passende strålingsafskærmning, men med en åbning, hvor neutronerne kan dukke op.
Atomreaktorer bruges også som neutronkilder. I USA i Oak Ridge, Tennessee, tilvejebringer High Flux Isotop-reaktoren (HFIR) en kilde til neutroner ved Oak Ridge National Laboratory, hvilket gør det til et vigtigt center for neutronaktiveringsanalyse. Radioaktive elementer, der producerer neutroner gennem nuklear fission, for eksempel californium-252, kan også bruges i mindre skala, så der kan bruges desktop-størrelse neutronkilder.
Neutronaktiveringsanalyse har en lang række applikationer. Det kan bruges i fremstillingsindustrien til at detektere urenheder i metaller, i biologi til at undersøge metabolismen af sporstoffer, i geologi til at analysere sten- og jordprøver og i retsmedicinsk videnskab for at få vigtige oplysninger fra prøver fra kriminalscenen. Et velkendt specifikt eksempel på neutronaktiveringsanalyse i aktion er konstateringen af, at alle kugledragmenter fra mordet på John F. Kennedy kom fra de samme to kugler, der blev fyret fra den samme pistol. Et andet eksempel var opdagelsen af et lag iridium-rigt sediment ved grænsen mellem kridt- og tertiærgeologiske perioder, hvilket indikerede en stor meteoritpåvirkning, der mere eller mindre faldt sammen med en masseudryddelsesbegivenhed, der markerede dinosaurernes død.