Hva er nøytronaktiveringsanalyse?

Nøytronaktiveringsanalyse (NAA) er en veldig følsom og nøyaktig metode for å bestemme elementene som er til stede i et utvalg av materiale. Prøven er målrettet med nøytroner fra en radioaktiv kilde. Dette fører til at mange av elementene som er til stede avgir gammastråler ved spesifikke frekvenser, hvorfra de kan identifiseres fra. Rundt 65 forskjellige elementer kan oppdages på denne måten. Det er en av de mest nyttige vitenskapelige teknikkene for å undersøke elementær sammensetning av prøver og har mange anvendelser innen analytisk kjemi, geologi, rettsvitenskap og andre områder.

Når et nøytron treffer kjernen til et atom, blir den ofte absorbert, danner en tyngre isotop og smitter en gudstang. I mange tilfeller er disse isotopene ustabile og vil forfalle til en annen, lettere isotop etter en kort forsinkelse, og avgir en eller flere gammastråler ved energier som er karakteristiske for den isotopen. For eksempel kan den vanligste isotopen av natrium-natrium-23-absorbere et nøytron, formiNg den ustabile isotopens natrium-24, som deretter forfaller til magnesium-24, og avgir to gammastråler ved spesifikke energier. Ved å måle energiene til gammastrålene og mengden som sendes ut, kan elementene til stede og deres overflod i prøven begge bestemmes. Den første gammastrålen, avgitt umiddelbart når nøytronet blir absorbert, er kjent som den hurtige gammastrålen, men det er vanligvis de forsinkede gammastrålene som måles.

Nøytronaktiveringsanalyse er en veldig følsom teknikk. Det kan oppdage elementer med en del per million eller mindre, og i noen tilfeller ned til en del per milliard. Metoden er også veldig allsidig, ved at den kan analysere prøver i faste, væske- og gassformer og kan håndtere prøvestørrelser ned til 0,000035 ounces (0,001 gram).

Nøytronkilden er noen ganger kjent som et nøytronhowitzer. Når noen lyselementer blir utsatt for alfa -partikler, er kjernene deres eMIT -nøytroner. Elementet beryllium er spesielt egnet for dette formålet. Ved å blande beryllium med en kilde til alfa -partikler, for eksempel Plutonium 239 eller Radium 226, kan det opprettes en sterk kilde til nøytroner. Dette kan innkapsles i passende strålingsskjerming, men med en åpning der nøytronene kan dukke opp.

Nukleære reaktorer brukes også som nøytronkilder. I USA, i Oak Ridge, Tennessee, gir High Flux Isotope Reactor (HFIR) en kilde til nøytroner ved Oak Ridge National Laboratory, noe som gjør det til et viktig senter for nøytronaktiveringsanalyse. Radioaktive elementer som produserer nøytroner gjennom kjernefysisk fisjon, for eksempel Californium-252, kan også brukes i mindre skala, slik at det å brukes i størrelsesstore neutronkilder.

Nøytronaktiveringsanalyse har et bredt spekter av applikasjoner. Det kan brukes i industrien for å oppdage urenheter i metaller, i biologi for å undersøke metabolismen av sporstoffer, i geologi for å analysere stein og jordsamples og i rettsmedisinske vitenskap for å få avgjørende informasjon fra prøver av kriminalitet. Et velkjent spesifikt eksempel på nøytronaktiveringsanalyse i handling er funnet at alle kulefragmentene fra John F. Kennedy-attentatstedet kom fra de samme to kulene, avfyrt fra samme pistol. Et annet eksempel var oppdagelsen av et lag med iridiumrikt sediment ved grensen mellom kritt og tertiære geologiske perioder, noe