중성자 활성화 분석이란 무엇입니까?

중성자 활성화 분석 (NAA)은 재료 샘플에 존재하는 원소를 결정하는 매우 민감하고 정확한 방법입니다. 샘플은 방사성 소스의 중성자를 대상으로합니다. 이로 인해 존재하는 많은 요소가 특정 주파수에서 감마선을 방출하여 식별 할 수 있습니다. 이 방법으로 약 65 개의 다른 요소를 감지 할 수 있습니다. 그것은 샘플의 원소 조성을 조사하는 데 가장 유용한 과학 기술 중 하나이며 분석 화학, 지질학, 법의학 및 기타 분야에서 많은 응용 분야가 있습니다.

중성자가 원자의 핵에 부딪히면 종종 흡수되어 무거운 동위 원소를 형성하고 감마선을 방출합니다. 많은 경우에, 이들 동위 원소는 불안정하고 짧은 지연 후에 다른 동위 원소로 붕괴되어 동위 원소에 특징적인 에너지에서 하나 이상의 감마선을 방출합니다. 예를 들어, 나트륨-나트륨 -23의 가장 일반적인 동위 원소는 중성자를 흡수하여 불안정한 동위 원소 나트륨 -24를 형성 한 다음 마그네슘 -24로 붕괴하여 특정 에너지에서 2 개의 감마선을 방출합니다. 감마선의 에너지 및 방출되는 양을 측정함으로써, 존재하는 원소 및 샘플 내에 존재하는 양이 모두 결정될 수있다. 중성자가 흡수 될 때 즉시 방출되는 초기 감마선을 프롬프트 감마선이라고하지만 일반적으로 측정되는 지연된 감마선입니다.

중성자 활성화 분석은 매우 민감한 기술입니다. 백만 분의 일 이하의 부품, 경우에 따라 10 억분의 1의 부품까지 탐지 할 수 있습니다. 이 방법은 고체, 액체 및 기체 형태의 시료를 분석 할 수 있고 0.000035 온스 (0.001g)까지 시료 크기를 처리 할 수 ​​있다는 점에서 매우 다양합니다.

중성자 소스는 때때로 중성자 곡 사자로 알려져 있습니다. 일부 빛 원소가 알파 입자에 노출되면 핵은 중성자를 방출합니다. 베릴륨 원소는 이러한 목적에 특히 적합하다. 베릴륨을 플루토늄 239 또는 라듐 (226)과 같은 알파 입자의 공급원과 혼합함으로써, 강한 중성 원이 생성 될 수있다. 이것은 적절한 방사선 차폐로 둘러싸 일 수 있지만 중성자가 나타날 수있는 개구부가 있습니다.

원자로도 중성자 공급원으로 사용됩니다. 미국 테네시 주 오크 리지 (Oak Ridge)의 High Flux Isotope Reactor (HFIR)는 Oak Ridge National Laboratory에서 중성자 공급원을 제공하여 중성자 활성화 분석의 주요 센터입니다. 핵분열을 통해 중성자를 생성하는 방사성 요소 (예 : californium-252)도 더 작은 규모로 사용할 수있어 데스크탑 크기의 중성자 소스를 사용할 수 있습니다.

중성자 활성화 분석에는 다양한 응용 분야가 있습니다. 그것은 제조 산업에서 금속의 불순물을 감지하고, 생물학에서 미량 원소의 대사를 조사하기 위해, 지질학에서 암석 및 토양 샘플을 분석하기 위해, 법의학에서 범죄 현장 샘플로부터 중요한 정보를 얻기 위해 사용될 수 있습니다. 작동하는 중성자 활성화 분석의 잘 알려진 특정 예는 John F. Kennedy 암살 장면의 모든 총알 조각이 동일한 총에서 발사 된 동일한 두 개의 총알에서 나온 것입니다. 또 다른 예는 백악기 지질과 삼차 지질 학적 기간 사이의 경계에서 이리듐이 풍부한 퇴적층이 발견되어 공룡의 죽음을 나타내는 대량 멸종 사건과 거의 일치하는 주요 운석 충돌을 나타냅니다.