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, das quais podem ser identificadas. Cerca de 65 elementos diferentes podem ser detectados dessa maneira. É uma das técnicas científicas mais úteis para investigar a composição elementar das amostras e possui muitas aplicações em química analítica, geologia, ciência forense e outras áreas. Em muitos casos, esses isótopos são instáveis ​​e se deterioram em outro isótopo mais leve após um pequeno atraso, emitindo um ou mais raios gama em energias que são características para esse isótopo. Por exemplo, o isótopo mais comum de sódio-sódio-23-pode absorver um nêutron, forming o isótopo instável Sodium-24, que então decai no magnésio-24, emitindo dois raios gama em energias específicas. Ao medir 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 o rápido raio gama, mas geralmente é os raios gama atrasados ​​que são medidos.

A análise de ativação de nêutrons é uma técnica muito sensível. Pode detectar elementos em uma parte por milhão ou menos e, em alguns casos, até uma parte por bilhão. O método também é muito versátil, na medida em que pode analisar amostras em formas sólidas, líquidas e de gás e pode lidar com tamanhos de amostra até 0,000035 onças (0,001 gramas).

A fonte de nêutrons às vezes é conhecida como um obus de nêutrons. Quando alguns elementos leves são submetidos a partículas alfa, seus núcleos emit nêutrons. O elemento berílio é particularmente adequado para esse fim. Ao misturar berílio com uma fonte de partículas alfa, como o plutônio 239 ou o rádio 226, uma fonte forte de nêutrons pode ser criada. Isso pode ser envolto em blindagem de radiação adequada, mas com uma abertura onde os nêutrons podem emergir.

Os reatores nucleares também são usados ​​como fontes de nêutrons. Nos EUA, em Oak Ridge, Tennessee, o reator isótopo de alto fluxo (HFIR) fornece uma fonte de nêutrons no Laboratório Nacional de Oak Ridge, tornando -o um importante centro para 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 que fontes de nêutrons do tamanho de mesa a serem usadas.

A análise de ativação de nêutrons tem uma ampla gama de aplicações. Pode ser usado na indústria manufatureira para detectar impurezas em metais, em biologia para investigar o metabolismo dos elementos de traços, em geologia para analisar rochas e samp de soloLes e em ciência forense para obter informações cruciais das amostras da cena do crime. Um exemplo específico bem conhecido da análise de ativação de nêutrons em ação é a descoberta de que todos os fragmentos de bala da cena de 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 geológicos do Cretáceo e do Terciário, indicando um grande impacto de meteorito que mais ou menos coincidiu com um evento de extinção em massa que marcou a morte dos dinossauros.