НЕЙТРОННО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
(НАА), метод количеств. определения элементов, а также отдельных
нуклидов по ослаблению потока нейтронов, проходящего через слой анализируемого
в-ва. Ослабление потока может происходить вследствие взаимод. нейтронов (их
поглощения или рассеяния из коллимированного пучка) с ядрами определяемого элемента.
Вероятность взаимод. характеризуется сечением а, причем s = п/ФN,
где n-число актов взаимод. определенного типа между нейтронами и
ядрами-мишенями атомов в элементарном объеме исследуемого образца, N-число
ядер-мишеней, Ф-флюенс нейтронов, т.е. отношение числа нейтронов, проникающих
в элементарный объем, к площади его поперечного сечения. Большие средние сечения
поглощения медленных нейтронов характерны, напр., для Li (а = 7,0.10-27
м2) и Gd (4,6.10-24 м2).
Содержание элемента в пробе
определяют по увеличению поглощения нейтронов, используя при этом стандартные
образцы сравнения. Элементы с большими а можно определить и др. путем: отражатель
нейтронов (материал, содержащий легкие элементы, мало поглощающие нейтроны,
напр. парафин, Н2О, тяжелая вода) покрывают слоем анализируемого
в-ва и измеряют уменьшение коэф. отражения нейтронов (т. наз. альбедо). Последний
представляет собой вероятность возвращения из отражателя попавшего в него нейтрона
или отношение потока нейтронов, рассеиваемого плоским участком пов-сти во всех
направлениях, к потоку, падающему на этот участок.
НАА используют для определения
изотопа, s к-рого велико по сравнению с а др. изотопов данного элемента. Напр.,
прир. бор содержит ~20% сильно поглощающего нейтроны 10В и 80% В.
При уменьшении содержания 10В среднее сечение поглощения нейтронов
снижается, а при увеличении содержания 10В-возрастает.
В рассмотренных выше вариантах
НАА применяют потоки медленных (тепловых) нейтронов. Эти методы не избирательны.
Если в исследуемом в-ве наряду с определяемым присутствуют др. элементы, имеющие
соизмеримые сечения поглощения, то необходимо знать их содержание, чтобы внести
соответствующие поправки в результаты измерения.
НАА, основанный на резонансном
поглощении нейтронов нуклидами, отличается высокой избирательностью. В этом
случае регистрируют энергетич. спектры (или их небольшие участки) пучков нейтронов.
Эти спектры представляют собой зависимость сечений взаимод. нейтронов с в-вом
от энергий нейтронов, прошедших через исследуемый образец. При наличии в образце
нуклидов, энергия перехода между уровнями
к-рых равна энергии нейтронов, имеющихся в падающем пучке, в спектре заметны
участки с меньшими значениями s (резонансные пики). По положению этих пиков
определяют нуклидный состав исследуемого в-ва, а по их интенсивности - кол-во
данного нуклида. Для интерпретации спектров необходима детальная информация
о характеристиках резонансных взаимод., к-рая довольно широко представлена в
опубликованной литературе и систематизирована в Центре ядерных данных в Физико-энергетич.
ин-те (г. Обнинск).
НАА применяют гл. обр.
для анализа руд и контроля технол. процессов. Напр., разработаны методы определения
в рудах В в виде Н3ВО3 с ниж. границей определяемых содержаний
~ 1,0 г/кг и погрешностью, не превышающей 4%; предложен неразрушающий метод
определения 235U и 239Рu с ниж. границами определяемых
содержаний 2,0 и 0,3 г/см3 соотв. и погрешностью ~1%. Следует отметить,
что пределы обнаружения, погрешности анализа и др. метрологич. характеристики
метода для конкретного элемента или нуклида зависят от интенсивности потоков
нейтронов, чувствительности используемых радиометров и геом. характеристик измерит.
установок. В качестве источников нейтронов применяют радионуклиды, нейтронные
генераторы или ядерные реакторы.
Лит.: Нейтронные
методы поисков и анализа борного сырья, М., 1964; Бовин В. П., Чулкин В. Л.,
Шагов С. В., "Атомная энергия", 1975, т. 38, в. 5, с. 283 86; Филиппов
В. В., Петров В.Л., "Радиохимия", 1975, №5, с. 834-41; Бовин В.П.
[и др.], в кн.: Вопросы атомной науки и техники, сер. Радиационная химия, в.
2(24), М., 1982, с. 77-79. Э. M. Центeр.
|