Wat is neutronenactiveringsanalyse?
Neutronenactiveringsanalyse (NAA) is een zeer gevoelige en nauwkeurige methode voor het bepalen van de elementen die aanwezig zijn in een monster van materiaal. Het monster is gericht met neutronen uit een radioactieve bron. Dit zorgt ervoor dat veel van de aanwezige elementen gammastralen uitzenden bij specifieke frequenties, waaruit ze kunnen worden geïdentificeerd. Ongeveer 65 verschillende elementen kunnen op deze manier worden gedetecteerd. Het is een van de meest bruikbare wetenschappelijke technieken voor het onderzoeken van de elementaire samenstelling van monsters en heeft veel toepassingen in analytische chemie, geologie, forensische wetenschap en andere gebieden.
Wanneer een neutron de kern van een atoom raakt, wordt het vaak geabsorbeerd en vormt het een zwaardere isotoop en emitting een gamma -ray. In veel gevallen zijn deze isotopen onstabiel en zullen ze vervallen in een andere, lichtere, isotoop na een korte vertraging, waardoor een of meer gammastralen worden uitgezonden bij energieën die kenmerkend zijn voor die isotoop. De meest voorkomende isotoop van natrium-natrium-23-kan bijvoorbeeld een neutron absorberen, forming de onstabiele isotoop natrium-24, die vervolgens vervalt in magnesium-24, die twee gammastralen uitzenden bij specifieke energieën. Door de energieën van de gammastralen en de uitgestoten hoeveelheid te meten, kunnen de aanwezige elementen en hun overvloed binnen het monster beide worden bepaald. De initiële gammastraal, onmiddellijk uitgezonden wanneer het neutron wordt geabsorbeerd, staat bekend als de snelle gammastraal, maar het zijn meestal de vertraagde gammastralen die worden gemeten.
Neutronenactiveringsanalyse is een zeer gevoelige techniek. Het kan elementen op één miljoen of minder detecteren, en in sommige gevallen tot één deel per miljard. De methode is ook erg veelzijdig, omdat het monsters in vaste, vloeistof- en gasvormen kan analyseren en monstergroottes kan verwerken tot 0,000035 gram (0,001 gram).
De neutronenbron staat soms bekend als een neutronenhouwelaar. Wanneer sommige lichtelementen worden onderworpen aan alfa -deeltjes, hun kernenMIT -neutronen. Het element beryllium is vooral geschikt voor dit doel. Door beryllium te mengen met een bron van alfa -deeltjes, zoals Plutonium 239 of Radium 226, kan een sterke bron van neutronen worden gecreëerd. Dit kan worden ingekapseld in geschikte stralingsafscherming, maar met een opening waar de neutronen kunnen ontstaan.
kernreactoren worden ook gebruikt als neutronenbronnen. In de VS, in Oak Ridge, Tennessee, biedt de High Flux -isotoopreactor (HFIR) een bron van neutronen in Oak Ridge National Laboratory, waardoor het een belangrijk centrum is voor neutronenactivatieanalyse. Radioactieve elementen die neutronen produceren door nucleaire splijting, bijvoorbeeld Californium-252, kunnen ook op kleinere schaal worden gebruikt, waardoor de bureaublad-sized neutronenbronnen kunnen worden gebruikt.
Neutronenactiveringsanalyse heeft een breed scala aan toepassingen. Het kan worden gebruikt in de productie -industrie om onzuiverheden in metalen te detecteren, in de biologie om het metabolisme van sporenelementen te onderzoeken, in de geologie om rots- en bodemsamp te analyserenLes en in forensische wetenschap om cruciale informatie te verkrijgen van monsters van plaats delict. Een bekend specifiek voorbeeld van neutronenactiveringsanalyse in actie is de bevinding dat alle kogelfragmenten uit de John F. Kennedy Assassination Scene uit dezelfde twee kogels kwamen, afgevuurd uit hetzelfde pistool. Een ander voorbeeld was de ontdekking van een laag iridiumrijk sediment aan de grens tussen het Krijt- en Tertiaire geologische perioden, wat duidt op een grote meteoriet-impact die min of meer samenviel met een massale uitsterven gebeurtenis die de ondergang van de dinosaurussen markeerde.