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现代核分析技术 版权信息
- ISBN：9787030718884
- 条形码：9787030718884 ; 978-7-03-071888-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
现代核分析技术 本书特色
现代核分析技术**参考书，涵盖现代核分析技术的背景、原理、应用范围以及发展趋势.
现代核分析技术 内容简介
本书共11章，主要介绍了活化分析技术（包括中子活化分析技术和带电粒子活化分析技术）、带电粒子核反应瞬发分析、带电粒子弹性散射分析（包括卢瑟福背散射分析和轻元素分析）、穆斯堡尔谱学、核磁共振、X射线荧光光谱分析、正电子湮没技术、加速器质谱分析、中子散射、基于中子的元素成像技术等现代核分析技术的背景、原理、应用范围以及发展趋势。同时，加入了目前新兴分析技术——激光诱导击穿光谱分析技术的相关知识。 本书可供核科学与技术相关专业本科生和研究生教学使用，也可作为相关专业选修教材以及从事相关专业的教学科研人员的参考用书。
现代核分析技术 目录
目录
序
前言
第1章 活化分析 1
1.1 中子活化分析 1
1.1.1 中子活化分析原理 2
1.1.2 活化分析公式推导 2
1.1.3 中子活化分析设备 5
1.1.4 样品制备 7
1.1.5 干扰反应 8
1.1.6 定性定量分析方法 10
1.1.7 中子活化分析技术的应用 16
1.2 反应堆中子活化分析 18
1.2.1 反应堆中子活化分析特点 18
1.2.2 反应堆中子的能量、注量率和反应截面 19
1.2.3 反应堆中子活化分析的基本操作 22
1.2.4 反应堆中子活化分析的应用 29
1.3 瞬发γ射线中子活化分析 31
1.3.1 瞬发γ射线中子活化分析技术原理及推导 31
1.3.2 瞬发γ射线中子活化分析技术特点 35
1.3.3 PGNAA与NAA比较 35
1.3.4 可移动瞬发γ射线中子活化分析技术装置与基本操作 36
1.3.5 瞬发γ中子活化分析应用 39
1.4 带电粒子活化分析 46
1.4.1 带电粒子活化分析原理 46
1.4.2 带电粒子活化分析装置 56
1.4.3 带电粒子活化分析中的干扰反应 57
1.4.4 带电粒子活化分析技术的应用 58
1.4.5 光子活化分析 61
参考文献 63
第2章 带电粒子核反应瞬发分析 68
2.1 表面核素总量测定 68
2.1.1 非共振核反应测定表面核素总量 69
2.1.2 共振核反应测定表面核素总量 71
2.2 核素含量的深度分布测量 74
2.2.1 能量损失的歧离效应 74
2.2.2 能谱分析法确定深度分布 75
2.3 核反应瞬发分析实验技术 88
2.3.1 常用的带电粒子核反应 88
2.3.2 实验设备 89
2.3.3 标准样品 90
2.3.4 干扰问题 90
2.4 带电粒子核反应瞬发分析的发展及应用 91
2.4.1 样品表面层轻核素原子总量测定 91
2.4.2 样品中轻元素的深度分布测定 92
参考文献 94
第3章 带电粒子弹性散射分析 96
3.1 卢瑟福背散射分析原理 96
3.1.1 运动学因子 96
3.1.2 散射截面 98
3.1.3 背散射能量损失因子 101
3.1.4 背散射能谱 106
3.1.5 探测器能量分辨率和带电粒子能量歧离对背散射谱的影响 113
3.2 背散射分析实验条件选择和实验装置 114
3.2.1 质量分辨率 114
3.2.2 深度分辨率 117
3.2.3 分析灵敏度 118
3.2.4 背散射实验装置 119
3.3 背散射分析技术的应用 120
3.3.1 杂质总量分析 121
3.3.2 杂质的深度分布分析 122
3.3.3 化合物的化学配比测量 124
3.3.4 阻止本领和能量歧离测量 126
3.3.5 低能量散射分析 127
3.4 轻元素分析 128
3.4.1 共振散射分析 129
3.4.2 质子非弹性背散射分析 129
3.4.3 弹性反冲分析法 130
3.4.4 前向散射——反冲符合法 134
参考文献 135
第4章 穆斯堡尔谱学 137
4.1 穆斯堡尔谱学原理 137
4.1.1 原子核发射和吸收?射线过程 137
4.1.2 多普勒效应能量补偿 139
4.1.3 穆斯堡尔效应 141
4.1.4 穆斯堡尔参数 144
4.2 穆斯堡尔效应的实验方法和仪器 150
4.2.1 透射几何条件测定穆斯堡尔谱 151
4.2.2 散射几何条件测定穆斯堡尔谱 152
4.2.3 穆斯堡尔实验设备 152
4.2.4 穆斯堡尔实验中的数据处理 156
4.3 穆斯堡尔效应的应用 157
4.3.1 穆斯堡尔效应在固体物理、矿物学、化学、生物学中的应用 157
4.3.2 穆斯堡尔效应与沟道技术的组合应用 159
4.3.3 穆斯堡尔效应在其他学科中的应用 160
参考文献 161
第5章 核磁共振 162
5.1 核磁共振基本原理 162
5.1.1 核磁共振发展简史 162
5.1.2 核磁共振基本原理 162
5.1.3 饱和与弛豫 164
5.2 核磁共振装置 166
5.2.1 核磁共振装置的分类 166
5.2.2 核磁共振谱仪 167
5.2.3 核磁成像仪 170
5.2.4 核磁共振谱仪与磁共振成像仪的区别 179
5.3 核磁共振发展及应用 180
5.3.1 在医学领域中的应用 180
5.3.2 在地质测量中的应用 180
5.3.3 在化学分析中的应用 181
5.3.4 在生物研究中的应用 182
5.3.5 核磁共振发展前景 183
参考文献 184
第6章 X射线荧光光谱分析 185
6.1 X射线荧光光谱分析基本原理 185
6.1.1 X射线与物质的相互作用 185
6.1.2 特征X射线 185
6.1.3 X射线的吸收 187
6.2 特征谱线系 188
6.2.1 电子组态 188
6.2.2 选择定则 189
6.2.3 特征谱线系 189
6.2.4 谱线相对强度 190
6.2.5 荧光产额 190
6.3 定性与定量分析方法 191
6.3.1 定性分析 191
6.3.2 定量分析 192
6.4 X射线荧光光谱仪 201
6.4.1 波长色散X射线荧光光谱仪 201
6.4.2 能量色散X射线荧光 206
6.4.3 全反射X射线荧光 215
6.4.4 质子激发X射线分析 221
6.4.5 X射线荧光成像 225
6.4.6 X射线吸收谱形态分析技术 235
参考文献 244
第7章 正电子湮没技术 253
7.1 正电子湮没技术的发展 253
7.1.1 正电子存在的理论预言 253
7.1.2 正电子的发现 255
7.1.3 正电子发展历史 257
7.2 正电子湮没理论 257
7.2.1 正电子的湮没 258
7.2.2 正电子湮没截面和湮没率 258
7.2.3 正电子在材料中的射程 260
7.2.4 正电子素的简单介绍 262
7.3 正电子湮没实验技术 265
7.3.1 寿命测量 265
7.3.2 角关联测量 273
7.3.3 线形测量 277
7.4 正电子湮没技术的应用 279
7.4.1 正电子湮没技术应用于固体材料研究 279
7.4.2 正电子湮没技术应用于聚合物材料研究 284
7.4.3 正电子发射断层成像 286
7.4.4 在高能粒子物理中的应用 288
参考文献 289
第8章 加速器质谱分析 291
8.1 加速器质谱分析基本原理 291
8.1.1 加速器质谱发展简史 291
8.1.2 加速器质谱分析技术 291
8.2 常规质谱分析仪与加速器质谱分析仪 299
8.2.1 质谱分析的质量分辨率与分析灵敏度 299
8.2.2 常规质谱分析仪 300
8.2.3 加速器质谱分析仪 300
8.2.4 加速器质谱分析仪发展历程及进展 305
8.3 加速器质谱分析技术应用 309
8.3.1 断代 309
8.3.2 放射性标记元素测量 313
8.3.3 稳定同位素分析 313
8.3.4 稀有过程中粒子探测 314
8.3.5 加速器质谱的应用进展 314
参考文献 315
第9章 中子散射 317
9.1 简史与概要 317
9.1.1 发展历史 317
9.1.2 技术特点 318
9.2 原理及相关理论 319
9.2.1 基本概念 319
9.2.2 基本理论 322
9.3 中子散射实验设备和方法 352
9.3.1 中子源概述 352
9.3.2 稳态反应堆 354
9.3.3 散裂中子源 356
9.3.4 中子衍射 357
9.3.5 磁性中子衍射 363
9.3.6 中子小角散射 365
9.3.7 中子反射仪 371
9.3.8 三轴谱仪 371
9.3.9 背散射谱仪 372
9.3.10 自旋回波谱仪 373
9.4 中子散射在基础研究、工业以及国防等领域的应用 374
9.4.1 基础研究 374
9.4.2 生物分子研究 375
9.4.3 工业应用 379
9.4.4 中子散射探雷技术 382
9.5 发展趋势 383
参考文献 384
第10章 基于中子的元素成像技术 387
10.1 基于瞬发?中子活化分析技术的元素成像技术 387
10.1.1 基于断层扫描的元素成像技术 387
10.1.2 基于准直聚焦的元素成像技术 388
10.1.3 基于伴随粒子法的元素成像技术 389
10.2 基于中子共振透射技术的元素成像技术 390
10.3 元素成像技术的应用 390
10.3.1 医学应用研究 390
10.3.2 文物检测研究 392
10.3.3 违禁物检测应用研究 395
10.3.4 其他应用研究 396
10.4 国内研究现状 397
10.5 发展趋势 399
10.5.1 样品体效应修正 399
10.5.2 新型探测器应用 399
10.5.3 提升测量信号信噪比研究 400
参考文献 400
第11章 激光诱导击穿光谱分析技术 403
11.1 简史及概要 403
11.2 激光诱导击穿光谱分析技术原理及其特点 403
11.3 激光诱导击穿光谱理论模型 405
11.3.1 晕模型 405
11.3.2 碰撞辐射模型 405
11.3.3 局部热平衡模型 405
11.4 实验装置 406
11.5 应用案例和范围 408
11.5.1 地质勘探领域 408
11.5.2 环境领域 409
11.5.3 食品分析领域 410
11.5.4 工业生产领域 410
11.6 发展趋势 412
参考文献 414
序
前言
第1章 活化分析 1
1.1 中子活化分析 1
1.1.1 中子活化分析原理 2
1.1.2 活化分析公式推导 2
1.1.3 中子活化分析设备 5
1.1.4 样品制备 7
1.1.5 干扰反应 8
1.1.6 定性定量分析方法 10
1.1.7 中子活化分析技术的应用 16
1.2 反应堆中子活化分析 18
1.2.1 反应堆中子活化分析特点 18
1.2.2 反应堆中子的能量、注量率和反应截面 19
1.2.3 反应堆中子活化分析的基本操作 22
1.2.4 反应堆中子活化分析的应用 29
1.3 瞬发γ射线中子活化分析 31
1.3.1 瞬发γ射线中子活化分析技术原理及推导 31
1.3.2 瞬发γ射线中子活化分析技术特点 35
1.3.3 PGNAA与NAA比较 35
1.3.4 可移动瞬发γ射线中子活化分析技术装置与基本操作 36
1.3.5 瞬发γ中子活化分析应用 39
1.4 带电粒子活化分析 46
1.4.1 带电粒子活化分析原理 46
1.4.2 带电粒子活化分析装置 56
1.4.3 带电粒子活化分析中的干扰反应 57
1.4.4 带电粒子活化分析技术的应用 58
1.4.5 光子活化分析 61
参考文献 63
第2章 带电粒子核反应瞬发分析 68
2.1 表面核素总量测定 68
2.1.1 非共振核反应测定表面核素总量 69
2.1.2 共振核反应测定表面核素总量 71
2.2 核素含量的深度分布测量 74
2.2.1 能量损失的歧离效应 74
2.2.2 能谱分析法确定深度分布 75
2.3 核反应瞬发分析实验技术 88
2.3.1 常用的带电粒子核反应 88
2.3.2 实验设备 89
2.3.3 标准样品 90
2.3.4 干扰问题 90
2.4 带电粒子核反应瞬发分析的发展及应用 91
2.4.1 样品表面层轻核素原子总量测定 91
2.4.2 样品中轻元素的深度分布测定 92
参考文献 94
第3章 带电粒子弹性散射分析 96
3.1 卢瑟福背散射分析原理 96
3.1.1 运动学因子 96
3.1.2 散射截面 98
3.1.3 背散射能量损失因子 101
3.1.4 背散射能谱 106
3.1.5 探测器能量分辨率和带电粒子能量歧离对背散射谱的影响 113
3.2 背散射分析实验条件选择和实验装置 114
3.2.1 质量分辨率 114
3.2.2 深度分辨率 117
3.2.3 分析灵敏度 118
3.2.4 背散射实验装置 119
3.3 背散射分析技术的应用 120
3.3.1 杂质总量分析 121
3.3.2 杂质的深度分布分析 122
3.3.3 化合物的化学配比测量 124
3.3.4 阻止本领和能量歧离测量 126
3.3.5 低能量散射分析 127
3.4 轻元素分析 128
3.4.1 共振散射分析 129
3.4.2 质子非弹性背散射分析 129
3.4.3 弹性反冲分析法 130
3.4.4 前向散射——反冲符合法 134
参考文献 135
第4章 穆斯堡尔谱学 137
4.1 穆斯堡尔谱学原理 137
4.1.1 原子核发射和吸收?射线过程 137
4.1.2 多普勒效应能量补偿 139
4.1.3 穆斯堡尔效应 141
4.1.4 穆斯堡尔参数 144
4.2 穆斯堡尔效应的实验方法和仪器 150
4.2.1 透射几何条件测定穆斯堡尔谱 151
4.2.2 散射几何条件测定穆斯堡尔谱 152
4.2.3 穆斯堡尔实验设备 152
4.2.4 穆斯堡尔实验中的数据处理 156
4.3 穆斯堡尔效应的应用 157
4.3.1 穆斯堡尔效应在固体物理、矿物学、化学、生物学中的应用 157
4.3.2 穆斯堡尔效应与沟道技术的组合应用 159
4.3.3 穆斯堡尔效应在其他学科中的应用 160
参考文献 161
第5章 核磁共振 162
5.1 核磁共振基本原理 162
5.1.1 核磁共振发展简史 162
5.1.2 核磁共振基本原理 162
5.1.3 饱和与弛豫 164
5.2 核磁共振装置 166
5.2.1 核磁共振装置的分类 166
5.2.2 核磁共振谱仪 167
5.2.3 核磁成像仪 170
5.2.4 核磁共振谱仪与磁共振成像仪的区别 179
5.3 核磁共振发展及应用 180
5.3.1 在医学领域中的应用 180
5.3.2 在地质测量中的应用 180
5.3.3 在化学分析中的应用 181
5.3.4 在生物研究中的应用 182
5.3.5 核磁共振发展前景 183
参考文献 184
第6章 X射线荧光光谱分析 185
6.1 X射线荧光光谱分析基本原理 185
6.1.1 X射线与物质的相互作用 185
6.1.2 特征X射线 185
6.1.3 X射线的吸收 187
6.2 特征谱线系 188
6.2.1 电子组态 188
6.2.2 选择定则 189
6.2.3 特征谱线系 189
6.2.4 谱线相对强度 190
6.2.5 荧光产额 190
6.3 定性与定量分析方法 191
6.3.1 定性分析 191
6.3.2 定量分析 192
6.4 X射线荧光光谱仪 201
6.4.1 波长色散X射线荧光光谱仪 201
6.4.2 能量色散X射线荧光 206
6.4.3 全反射X射线荧光 215
6.4.4 质子激发X射线分析 221
6.4.5 X射线荧光成像 225
6.4.6 X射线吸收谱形态分析技术 235
参考文献 244
第7章 正电子湮没技术 253
7.1 正电子湮没技术的发展 253
7.1.1 正电子存在的理论预言 253
7.1.2 正电子的发现 255
7.1.3 正电子发展历史 257
7.2 正电子湮没理论 257
7.2.1 正电子的湮没 258
7.2.2 正电子湮没截面和湮没率 258
7.2.3 正电子在材料中的射程 260
7.2.4 正电子素的简单介绍 262
7.3 正电子湮没实验技术 265
7.3.1 寿命测量 265
7.3.2 角关联测量 273
7.3.3 线形测量 277
7.4 正电子湮没技术的应用 279
7.4.1 正电子湮没技术应用于固体材料研究 279
7.4.2 正电子湮没技术应用于聚合物材料研究 284
7.4.3 正电子发射断层成像 286
7.4.4 在高能粒子物理中的应用 288
参考文献 289
第8章 加速器质谱分析 291
8.1 加速器质谱分析基本原理 291
8.1.1 加速器质谱发展简史 291
8.1.2 加速器质谱分析技术 291
8.2 常规质谱分析仪与加速器质谱分析仪 299
8.2.1 质谱分析的质量分辨率与分析灵敏度 299
8.2.2 常规质谱分析仪 300
8.2.3 加速器质谱分析仪 300
8.2.4 加速器质谱分析仪发展历程及进展 305
8.3 加速器质谱分析技术应用 309
8.3.1 断代 309
8.3.2 放射性标记元素测量 313
8.3.3 稳定同位素分析 313
8.3.4 稀有过程中粒子探测 314
8.3.5 加速器质谱的应用进展 314
参考文献 315
第9章 中子散射 317
9.1 简史与概要 317
9.1.1 发展历史 317
9.1.2 技术特点 318
9.2 原理及相关理论 319
9.2.1 基本概念 319
9.2.2 基本理论 322
9.3 中子散射实验设备和方法 352
9.3.1 中子源概述 352
9.3.2 稳态反应堆 354
9.3.3 散裂中子源 356
9.3.4 中子衍射 357
9.3.5 磁性中子衍射 363
9.3.6 中子小角散射 365
9.3.7 中子反射仪 371
9.3.8 三轴谱仪 371
9.3.9 背散射谱仪 372
9.3.10 自旋回波谱仪 373
9.4 中子散射在基础研究、工业以及国防等领域的应用 374
9.4.1 基础研究 374
9.4.2 生物分子研究 375
9.4.3 工业应用 379
9.4.4 中子散射探雷技术 382
9.5 发展趋势 383
参考文献 384
第10章 基于中子的元素成像技术 387
10.1 基于瞬发?中子活化分析技术的元素成像技术 387
10.1.1 基于断层扫描的元素成像技术 387
10.1.2 基于准直聚焦的元素成像技术 388
10.1.3 基于伴随粒子法的元素成像技术 389
10.2 基于中子共振透射技术的元素成像技术 390
10.3 元素成像技术的应用 390
10.3.1 医学应用研究 390
10.3.2 文物检测研究 392
10.3.3 违禁物检测应用研究 395
10.3.4 其他应用研究 396
10.4 国内研究现状 397
10.5 发展趋势 399
10.5.1 样品体效应修正 399
10.5.2 新型探测器应用 399
10.5.3 提升测量信号信噪比研究 400
参考文献 400
第11章 激光诱导击穿光谱分析技术 403
11.1 简史及概要 403
11.2 激光诱导击穿光谱分析技术原理及其特点 403
11.3 激光诱导击穿光谱理论模型 405
11.3.1 晕模型 405
11.3.2 碰撞辐射模型 405
11.3.3 局部热平衡模型 405
11.4 实验装置 406
11.5 应用案例和范围 408
11.5.1 地质勘探领域 408
11.5.2 环境领域 409
11.5.3 食品分析领域 410
11.5.4 工业生产领域 410
11.6 发展趋势 412
参考文献 414
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现代核分析技术 节选
第1章 活化分析 中子活化分析(neutron activation analysis， NAA)作为核活化分析方法之一，是一种有效的核分析技术，在微量和痕量元素分析中占据重要的地位. 自从1936年**次用热中子活化分析元素以来，反应堆和加速器技术、γ射线探测技术和核电子学技术，以及计算机技术的发展，使中子活化分析技术得以迅速发展. 从*早的放射化学分离中子活化分析发展到如今的仪器中子活化分析，中子活化分析已成为一种高灵敏、多元素、非破坏性元素分析的可靠方法. 目前，热中子和快中子活化分析，几乎能分析所有的核素；分析的灵敏度为百万分之一，甚至可达十亿分之一，一次能同时分析30～40个核素，甚至可以做中子俘获瞬发γ射线活化分析，而且自动化分析程度较高. 中子活化分析技术不仅作为一种常规的元素定量分析方法，被广泛用于生物医学、环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑庭侦查等许多领域，而且也是验证其他分析方法可靠性的一种监测手段，在许多场合用于对比测量. 中子活化分析的技术虽已成熟，但在进一步提高测量精确度和分析效率，以及提高分析灵敏度和选择性方面，在改善辐照设备、射线探测、能谱分析与处理，以及计算机程序等方面仍有大量的工作需要探索. 活化分析除了中子活化分析外，还有带电粒子活化分析和光子活化分析. 上述活化分析技术的辐照条件不尽相同，分析的元素的范围和灵敏度，以及分析的样品厚度也存在较大的差异，但测量方法基本相同. 自1938年首次用氘束轰击样品用于分析以来，带电粒子活化分析技术有了较大的发展，从p、D、α、T等重带电粒子活化发展到重离子活化. 它的应用也不断拓展，已成为样品表面层轻元素分析的重要工具. 本章将对相关中子活化分析技术以及带电粒子活化分析技术进行讨论. 1.1 中子活化分析 中子活化分析，是通过鉴别和测试试样因辐照感生的放射性核素的特征辐射，进行元素和核素分析的放射分析化学方法. 活化分析的基础是核反应，以中子或其他射线(如质子、光子等)照射试样，引起核反应，使之活化产生放射性核素，用γ射线探测器测定光谱，根据特征峰的能量分析确定试样成分；根据特征峰的强度进行定量分析. 一般中子由反应堆中子源或者加速器中子源提供. 活化分析过程大体分为五个步骤，即试样和标准样品的制备、活化、放射化学分离、核辐射测量和数据处理. 特点在于灵敏度极高，准确度和精密度也较高；可测定元素范围广，理论上对原子序数1～83的所有元素都能测定，在同一试样中，可同时测定30～40种元素. 因而适用于环境固体试样中的多元素同时分析，如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物中的金属元素测量. 1936年匈牙利化学家赫维西(G. C. Hevesy)和德国化学家莱维(H. Levi)用镭-铍中子源(中子产额约3×106中子/s)辐照氧化镝试样，通过164Dy(n，γ)165Dy反应测定了其中的Dy，完成了历史上首次中子活化分析. 1.1.1 中子活化分析原理 中子活化分析是用中子辐照样品，跟样品中的某一原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的分析方法. 除了辐照样品的制作步骤外，中子活化分析主要包括五个步骤：一是样品制备，根据中子源的需要准备测试样品；二是将样品放入中子场中辐照；三是取出已辐照的样品，如有必要可对样品进行放射化学元素分离；四是将取出的样品冷却(根据需要)；五是进行放射性活度测量，然后进行数据处理，按一定的标准化方法求出样品中核素的浓度. 1.1.2 活化分析公式推导 使用中子束对待测样品进行辐照，根据(n，γ)、(n，α)、(n， p)、(n，2n)等核反应生成相应的放射性核素. 图1.1.1给出了样品中放射性活度随时间的变化关系. 横坐标给出了活化分析中的三个时间标志. 可以分别写出三段时间内放射性活度的表达式. 图1.1.1 样品中放射性活度随时间的变化关系 1. 辐照时放射性核素的产额 设样品中的待测原子核总数为Nt，中子能量为E，单能中子通量密度为φ，且φ不随时间变化. 不考虑中子通量衰减(即没有样品自吸收)时，样品在中子辐照下放射性核的产生率为 (1.1.1) 式中σ是中子与样品中原子核发生反应的截面，或称活化截面. 与此同时，已生成的放射性核发生衰变，衰变率(活度)为 (1.1.2) 式中λ为衰减常数，N为放射性核数. 辐照时某一时刻的放射性核数目的变化率为 (1.1.3) 解此方程，并利用初始条件(t=0时，N=0)，可得到 (1.1.4) 式中N(t)是辐照t时刻的放射性核数. 如果辐照的时间为t0，那么在t0时刻停止辐照时，样品中所生成的放射性核数为 (1.1.5) 或者写成 (1.1.6) 式中A(t0)为t0时刻的放射性活度，称为饱和因子. 当辐照时间为2个半衰期时，放射性活度为*大值的75%；而辐照时间为7个半衰期时，活度为*大值的99.2%，只增加24.2%；辐照时间小于1个半衰期时，放射性活度的增长与时间近似呈线性关系；辐照时间足够长时，放射性活度达到饱和值A(∞). 2. 冷却时间内的放射性活度 在冷却时间t0～t1内，放射性核衰变，冷却到时间t1未发生衰变的放射性核数为 (1.1.7) 活度为 (1.1.8) 式中称为衰变因子. 3. 测量阶段的放射性计数 在测量时间间隔t1～t2内，样品中放射性核衰变的总数为 (1.1.9) 对于中子活化生成的放射性核素，可用γ射线探测器测量它所放出的γ射线的能量和强度. 假定衰变时只有一种衰变方式，而且只放出一种能量的γ射线，并假定探测系统的总绝对效率εt为 (1.1.10) 式中ε为探测器对一定能量的γ射线的本征探测效率，Ω为探测器对样品所张的立体角. 那么，在t1～t2时间间隔内所记录到的γ射线总计数 (1.1.11) 或者，从式(1.1.8)出发，可以写出在停止辐照后的某一测量时刻记录到的γ射线强度为 (1.1.12) 当生成的放射性核素还存在着其他衰变方式(例如内转换)和发射几组不同能量的γ射线时，在t1～t2时间内记录到的某一能量的γ射线的总计数表达式(1.1.11)，或在时刻t测得的某一能量的γ射线强度表达式(1.1.12)，应乘上修正因子和fγ，其中α为内转换系数，表示核发射射线的概率，fγ为该放射性核素发射某一定能量γ射线的强度比(分支比). 于是，有关系式 (1.1.13) 和 (1.1.14) 若用样品的质量W来表示待测元素的含量，则式(1.1.13)和(1.1.14)分别可以写成 (1.1.15) 和 (1.1.16) 式中M是待测元素的原子量，NA是阿伏伽德罗常量，η是待测元素的同位素丰度，只有这种丰度的同位素才发生核反应生成所鉴定的放射性核素. 式(1.1.13)～(1.1.16)是中子活化分析中的基本公式. 当辐照和放射性测量的一些参数，以及有关的核数据等已知时，便可以从这些基本公式计算出样品中待测元素的浓度. 当然，辐照时的一些参数由具体的辐照中子源条件而定. 1.1.3 中子活化分析设备 中子活化分析设备主要有：中子源项、样品传送设备及必要的放射化学分离设备、射线能量和强度测量设备(探测器)，以及数据记录和处理设备(数据获取系统和软件). 1. 中子源项 1) 反应堆中子源 反应堆中子源的热中子通量密度高达1012～1015中子/(cm2？s)，可做高灵敏度痕量元素分析. 在反应堆上一般有很多辐照孔道，在每一个辐照孔道中，沿反应堆纵向和横向的中子通量密度分布是不均匀的，各孔道之间的中子通量密度分布情况也不相同. 在做中子活化分析前，应对反应堆的每一个孔道中的中子通量密度及其分布进行试验测定. 对于不同的反应堆，在辐照样品所占有的空间范围内，中子通量密度的不均匀性一般为2%～6%. 2) 加速器中子源 静电加速器、回旋加速器、高压倍加器以及电子加速器上核反应均可产生中子. 产生中子的核反应有(d，n)、(p，n)、(α，n)、(γ，n). T(d，n)4He反应是*常用的核反应，用100～200keV的高压倍加器做成中子发生器能获得产额为109中子/(cm2？s)的单能中子，比D(d，n)3He反应的中子产额高100倍. 表1.1.1给出了T(d，n)4He反应产生的中子能量和产额随中子发射角的关系. 从表中可见，在确定的氘束能量(Ed)下中子几乎是单能的. 中子产额几乎是各向同性的. 所以，用14MeV中子做活化分析时，即使样品对中子源有一定的张角，完全可以忽略这个角度范围内由中子能量的微小变化引起的中子反应截面变化以及中子通量密度变化. 14MeV中子可以使许多原子核发生阈能反应，而(n，γ)反应截面很小，14MeV中子广泛用于快中子活化分析. 表1.1.1 T(d，n)4He反应产生的中子能量和产额随中子发射角的关系 中子发生器价格便宜，操作方便，易于推广使用，甚至可以做成小型中子管用于地质勘探. 中子发生器上D(d，n)3He反应产生的中子能量较低(约2.6MeV)，而这种能量的中子的(n，γ)反应对活化具有贡献. 9Be(d，n)10B反应产生的1～6MeV的非单能快中子，电子加速器上的轫致辐射通过(γ，n)反应(例如9Be(d，n)8Be、D(γ，n)H)也能产生能量连续的快中子. 加速器中子源的快中子经过慢化，可以成为热中子，但其通量很弱. 加速器中子源的中子通量大小随时间而变化. 辐照时可以用中子通量监测器与待测样品或标准样品一起辐照进行监测. *常用的监测核素是63Cu，其丰度为69%，14MeV中子的63Cu(n，2n)62Cu反应截面为5×10-29m2，62Cu为β+衰变核，T1/2为10min. 3) 同位素中子源 同位素中子源是由放射性同位素放出的?粒子或??射线与轻核发生反应产生中子，例如210Po-Be，241Am-Be(α，n)反应中子源，241Sb-Be(γ，n)反应中子源. 另外，还有252Cf裂变中子源，这种源的中子强度很高，10μg 252Cf自发裂变发射3×107中子/s，平均中子能量为2.3MeV. 同位素中子源体积小，便于携带，并且产生的中子产额稳定. 但是同位素中子源的热中子通量比反应堆中的低得多，与中子发生器上慢化后的热中子通量大小差不多.
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