Активационные методы
Активация – это процесс получения радиоактивного вещества при ядерных реакциях при облучении стабильных ядер нейтронами, гамма-квантами, протонами или другими частицами. Активационный анализ относится к основным ядерно-физическим методам обнаружения и определения содержания элементов в различных природных и техногенных материалах и объектах окружающей среды. Активационные методы впервые применили химики Д. Хевеши и Г. Леви (1936). Активационный анализ можно определить как метод определения состава исследуемых объектов качественно и количественно путем измерения радиоактивного излучения ядер, возбуждаемых в процессе ядерных превращений. Сущность активационного анализа сводится к облучению образцов горных пород быстрыми или медленными нейтронами и изучению наведенной искусственной радиоактивности. При этом изменяется как время облучения, так и время изучения наведенной альфа-, бета- или гамма-активности. Для облучения пород и руд используют разнообразные источники нейтронов, в которых нейтроны обычно получаются в результате ядерных реакций. Наиболее распространенная операция при измерении наведенной активности - получение и анализ аппаратурных гамма-спектров, т.е. энергетических спектров взаимодействия гамма-квантов с веществом детектора. Важнейшим элементом спектрограммы является ряд фотопиков, каждый из которых соответствует образованию в веществе детектора фотоэлектронов с энергией, равной энергии гамма-квантов. Набор фотопиков, таким образом, характеризует гамма-спектры присутствующих в образце радионуклидов, что позволяет идентифицировать эти нуклиды в смеси. Для регистрации гамма-квантов пользуются сцинтилляционными и полупроводниковыми детекторами. В первом случае это обычно NaI(Tl) – кристалл йодида, активированный таллием, во втором – Ge(Li) – кристалл германия с присадкой лития. Основные характеристики источников нейтронов – мощность источника, определяемая числом нейтронов, испускаемых в единицу времени (нейтрон/сек.), и энергетический спектр нейтронов. Нейтроны, равномерно распространяясь от источника во всех направлениях, создают в каждой точке пространства в окрестностях источника определенную плотность нейтронов n, равную числу нейтронов в единице объема (нейтрон/см.3). Активационный метод характеризуется повышенной чувствительностью к элементам, отличающимся высокой активационной способностью, таким как Al, Cd, Сu, К, Mn, Na, Р, Si и др. Известны многочисленные применения активационного анализа. Основные из них: анализ особо чистых веществ, геологических объектов и объектов окружающей среды; экспрессный анализ металлов и сплавов в промышленности; определение содержания микроэлементов в крови, плазме, тканях животных и растений; судебно-медицинская экспертиза. Активационный анализ используется для определения следовых примесей в полупроводниковых материалах, металлах, метеоритах, лунных и земных горных пород, причём для определения нескольких элементов одновременно. Это позволяет получить информацию о термической и химической истории Земли, Луны, Марса и метеоритов, а также об источнике и возрасте отдельных объектов.
