什么是中子活化分析(Neutron Activation Analysis)？

中子活化分析（NAA）是一种非常灵敏和准确的测定物质样品中元素的方法。样品以放射源中的中子为目标，这会导致许多元素以特定频率发射伽马射线，它是研究样品元素组成的最有用的科学技术之一，在分析化学、地质学和，法医学和其他领域。中子活化分析可以分析固态、液态和气态的样品。当中子击中原子核时，它通常被吸收，形成较重的同位素并发射伽马射线。在许多情况下，这些同位素不稳定，会衰变成另一种更轻的同位素，同位素在短暂的延迟后，以该同位素特有的能量发射一个或多个伽马射线。例如，钠最常见的同位素钠23可以吸收中子，形成不稳定的同位素钠24，然后衰变成镁-24，以特定能量发射两种伽马射线。通过测量伽马射线的能量和发射量，可以确定样品中存在的元素及其丰度。当中子被吸收时立即发射的初始伽马射线称为瞬发伽马射线，但是通常测量的是延迟伽马射线。中子活化分析的一个著名例子是，发现约翰·肯尼迪遇刺现场的所有子弹碎片都来自同一两颗子弹，中子活化分析是一项非常敏感的技术它可以探测到百万分之一或更少的元素，在某些情况下，可以降低到十亿分之一。这种方法也非常通用，因为它可以分析固态、液态和气态的样品，并且可以处理小于0.000035盎司（0.001克）的样品。中子源有时被称为中子榴弹炮轻元素受到α粒子的影响，它们的原子核会发射中子。铍元素特别适合于此目的。通过将铍与α粒子源（如钚239或镭226）混合，可以产生一个强大的中子源。这可以被适当的辐射屏蔽包住，但是在美国田纳西州橡树岭，高通量同位素反应堆（HFIR）为橡树岭国家实验室提供了中子源，使其成为中子活化分析的主要中心。放射性元素通过核产生中子裂变，例如californium-252，也可以在更小的范围内使用，允许使用桌面大小的中子源。中子活化分析有着广泛的应用。它可以用于制造业检测金属中的杂质，在生物学中用于研究微量元素的代谢，在地质学中用来分析岩石和土壤样本，在法医学中从犯罪现场的样本中获得关键信息。中子活化分析的一个著名的具体例子是发现约翰·肯尼迪遇刺现场的所有子弹碎片都来自同一把枪发射的同一颗子弹另一个例子是在白垩纪和第三纪地质时期交界处发现了一层富含铱的沉积物，这表明一次重大的陨石撞击或多或少与标志着恐龙灭亡的大规模灭绝事件相吻合。