нейтронно-абсорбционный анализ
НЕЙТРОННО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (НАА)
метод количеств. определения элементов, а также отдельных нуклидов по ослаблению потока нейтронов, проходящего через слой анализируемого вещества. 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, H2O, тяжелая вода) покрывают слоем анализируемого вещества 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 поверхности во всех направлениях, к потоку, падающему на этот участок.
НАА используют для определения изотопа, s которого велико по сравнению с а др. изотопов данного элемента. Например, 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 веществе 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 веществом от энергий нейтронов, прошедших через исследуемый образец. При наличии в образце нуклидов, энергия перехода между уровнями которых 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 вещества, а по их интенсивности — количество данного нуклида. Для интерпретации спектров необходима детальная информация о характеристиках резонансных взаимод., которая довольно широко представлена в опубликованной литературе и систематизирована в Центре ядерных данных в Физико-энергетич. институте (г. Обнинск).
НАА применяют гл. обр. для анализа руд и контроля технол. процессов. Например, разработаны методы определения в рудах В в виде H3BO3 с ниж. границей определяемых содержаний ~ 1,0 г/кг и погрешностью, не превышающей 4%; предложен неразрушающий метод определения 235U и 239Pu 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. М. Центер
