O que é análise de ativação de nêutrons?
A análise de ativação de nêutrons (NAA) é um método muito sensível e preciso para determinar os elementos presentes em uma amostra de material. A amostra é direcionada com nêutrons de uma fonte radioativa. Isso faz com que muitos dos elementos presentes emitam raios gama em frequências específicas, a partir das quais eles podem ser identificados. Cerca de 65 elementos diferentes podem ser detectados dessa maneira. É uma das técnicas científicas mais úteis para investigar a composição elementar de amostras e tem muitas aplicações em química analítica, geologia, ciência forense e outras áreas.
Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo, ele é freqüentemente absorvido, formando um isótopo mais pesado e emitindo um raio gama. Em muitos casos, esses isótopos são instáveis e decaem para outro isótopo mais leve após um pequeno atraso, emitindo um ou mais raios gama em energias características desse isótopo. Por exemplo, o isótopo mais comum do sódio - sódio-23 - pode absorver um nêutron, formando o instável isótopo sódio-24, que depois se decompõe em magnésio-24, emitindo dois raios gama com energias específicas. Medindo as energias dos raios gama e a quantidade emitida, os elementos presentes e sua abundância na amostra podem ser determinados. O raio gama inicial, emitido imediatamente quando o nêutron é absorvido, é conhecido como raio gama imediato, mas geralmente são os raios gama atrasados que são medidos.
A análise de ativação de nêutrons é uma técnica muito sensível. Ele pode detectar elementos em uma parte por milhão ou menos e, em alguns casos, em uma parte por bilhão. O método também é muito versátil, pois pode analisar amostras em formas sólidas, líquidas e gasosas e pode lidar com tamanhos de amostras de até 0,000035 onças (0,001 gramas).
A fonte de nêutrons às vezes é conhecida como obus. Quando alguns elementos leves são submetidos a partículas alfa, seus núcleos emitem nêutrons. O elemento berílio é particularmente adequado para este fim. Ao misturar berílio com uma fonte de partículas alfa, como plutônio 239 ou rádio 226, uma forte fonte de nêutrons pode ser criada. Isso pode ser envolto em blindagem adequada contra radiação, mas com uma abertura onde os nêutrons podem emergir.
Reatores nucleares também são usados como fontes de nêutrons. Nos EUA, em Oak Ridge, Tennessee, o Reator Isotópico de Alto Fluxo (HFIR) fornece uma fonte de nêutrons no Laboratório Nacional de Oak Ridge, tornando-o um importante centro de análise de ativação de nêutrons. Elementos radioativos que produzem nêutrons através da fissão nuclear, por exemplo, californium-252, também podem ser usados em menor escala, permitindo o uso de fontes de nêutrons do tamanho de um desktop.
A análise de ativação de nêutrons tem uma ampla gama de aplicações. Pode ser usado na indústria de transformação para detectar impurezas nos metais, na biologia para investigar o metabolismo de oligoelementos, na geologia para analisar amostras de rochas e solos e na ciência forense para obter informações cruciais de amostras da cena do crime. Um exemplo específico bem conhecido de análise de ativação de nêutrons em ação é a descoberta de que todos os fragmentos de balas da cena do assassinato de John F. Kennedy vieram das mesmas duas balas, disparadas da mesma arma. Outro exemplo foi a descoberta de uma camada de sedimentos ricos em irídio na fronteira entre os períodos geológico cretáceo e terciário, indicando um grande impacto meteorito que coincidiu mais ou menos com um evento de extinção em massa que marcou o desaparecimento dos dinossauros.