Это материал изгида Излучение иматерия, приуроченного к75-летию
атомной промышленности.Партнер гида Росатом.Что это?Принцип
действия активационного анализа одного из ядерно-физических методов
анализа (ЯФМА) состава вещества.Суть ЯФМА заключается в облучении
образца вещества потоком ионов, нейтронов или гамма-квантов. Под
воздействием радиации атомы вещества и их ядра переходят в
возбужденное состояние, производя вторичное излучение. Это
излучение анализируют и на основании полученных данных делают
выводы о составе материала и наличии в нем примесей. Активационный
анализ отличается от других ЯФМА тем, что вторичное излучение
возникает уже после того, как процесс облучения
завершен.Активационный анализ включает в себя
нейтронно-активационный анализ, гамма-активационный анализ и анализ
на заряженных частицах: протонах, дейтронах, альфа-частицах и
тяжелых ионах. Первый тип является наиболее распространенным по
ряду причин. Нейтроны это нейтральные частицы, на которые не
действует сила кулоновского отталкивания, и они с большей
эффективностью образуют радионуклиды. Кроме того, образующиеся при
облучении нейтронами радиоактивные ядра обладают широким диапазоном
периода полураспада, что дает возможность более гибко проводить
исследование вещества.Как правило, при облучении тепловыми
нейтронами, то есть нейтронами с низкой кинетической энергией,
происходит радиационный захват синтез нового вещества путем
добавления к ядрам атомов одного нейтрона. Образующееся составное
ядро переходит из возбужденного состояния в стабильное, испуская
при этом один или несколько гамма-квантов. Через 1014 секунд
новообразованные ядра распадаются в результате минус-бета-распада,
возвращаясь к своему исходному состоянию.Для каждого изотопа
переход в основное состояние сопровождается характерным именно для
него гамма-излучением с определенной энергией, по которой примесь
можно идентифицировать и количественно измерить. Это излучение
фиксируется с помощью сцинтилляционных и полупроводниковых
спектрометров, которые переводят уровень энергии квантов в
гамма-спектры, отображающие распределение примесей в исследуемом
веществе.Нейтронно-активационный анализ на основе радиационного
захвата является самым распространенным среди всех активационных
методов, хоть он и не применим во всех ситуациях. Кроме того,
нейтронно-активационный анализ не всегда сопровождается
радиационным захватом. При облучении нейтронами также происходят
реакции с выделением альфа-частиц, c 2n-распадом, с делением ядер и
с неупругим рассеиванием, что тоже используется для изучения
состава вещества.Чем это интересно для науки?Активационный анализ
дает исследователям ряд преимуществ при диагностике вещества. Так,
он значительно чувствительнее других методов анализа и позволяет
обнаружить до 10-11 грамм примесей. Кроме того, он дает возможность
определить в пробе одновременно до 10-15 элементов. Активационный
анализ во многих сценариях использования также безопасен для
анализируемого объекта, поскольку образуемые с его помощью
радионуклиды очень быстро распадаются, не влияя на облученный
предмет.Почему это важно знать?Благодаря высокой чувствительности
активационный анализ широко применяется в разработке методов
получения и контроля производства веществ высокой степени чистоты,
что особенно важно в полупроводниковой промышленности. Он также
крайне эффективен для поиска микроэлементов в биологическом
материале и определения примесей в питьевой воде. Неоднократно
активационный анализ применялся для идентификации и определения
возраста археологических материалов.
