第三章核分析技术与方法.ppt

第三章核分析技术与方法第三章核分析技术与方法

3/30/2025第三章核分析技术与方法2主要内容第一节核分析技术基础第二节X射线荧光分析第三节中子活化分析技术第四节同位素示踪技术

3/30/2025第三章核分析技术与方法3核分析技术核技术应用反应堆、加速器等设施同位素技术引言

3/30/2025第三章核分析技术与方法4?第一节核分析技术基础核分析技术原理核分析技术的种类核分析技术特点

3/30/2025第三章核分析技术与方法5核分析技术原理核分析技术是基于被测定的材料或样品在射线和粒子束的作用下，产生相应的辐射特征(射线、粒子、辐射能量)，或者是有的材料或样品本身具有辐射特征，利用相应的探测器测量材料或样品中某核素辐射特征（如特征谱线）确定核素种类，经过计数效率刻度可进一步确定样品中核素的活度、含量等信息。可以定性分析，又可以定量分析。

3/30/2025第三章核分析技术与方法6离子束分析技术（Ionbeamanalysis，IBA）超精细相互作用核分析（Hyperfineeffectanalysis）活化分析技术（Activationanalysis）核分析技术的种类核反应分析（NRA)；卢瑟福背散射（RBS);质子诱发X射线荧光分析（PIXE）；加速器质谱分析（AMS）；沟道效应分析（CT）；穆斯堡尔效应；核磁共振效应（NMR）；正电子湮灭效应（PAT）；中子衍射（Neutrondiffraction）；中子散射（Neutronscattering）；带电粒子活化；γ射线活化；中子活化。

3/30/2025第三章核分析技术与方法7灵敏度高、准确度好、分辨率高、非破坏性、具备多元素分析能力、能实施离线和在线测量。核分析技术特点非破坏性分析（Non-destructiveanalysis，NDA）由于铀、钚是核武器的核心材料，是核保障的主要对象，所以发展铀、钚材料的非破坏性辐射探测与分析技术是极为重要的，不仅可以获得铀、钚材料的同位素丰度、化学组分等化学信息，同时还可以获得铀、钚材料的质量、年龄、形状、包装容器材料厚度、核设施内部污染分布状况等物理信息。NDA技术对核安全保障、军控核查、核设施退役和核污染物处置等方面起到了积极的支撑作用。

3/30/2025第三章核分析技术与方法8物理、化学、生物、地质、考古等学科所研究的各种实体与物质的分析，如文物鉴定、年代测定、产地确定、制作工艺水平分析等。核分析技术应用

3/30/2025第三章核分析技术与方法9?第二节X-射线荧光分析X射线荧光分析的基本原理X射线荧光光谱仪的基本结构定性定量分析方法X射线荧光光谱法的特点

3/30/2025第三章核分析技术与方法10引言X射线荧光分析（XRF）技术即是利用初级X射线或其它微观粒子激发待测样品中的原子，使之产生荧光（次级X射线）而进行物质成份分析和化学形态研究的方法。X射线是一种电磁辐射，按传统的说法，其波长介于紫外线和γ射线之间，但随着高能电子加速器的发展，电子轫致辐射所产生的X射线，其能量可能远大于γ射线，故X射线的波长范围没有严格的界限，对于X射线荧光分析而言，一般是指波长为0.001nm～50nm的电磁辐射。对化学分析来说，最感兴趣的波段是0.01nm～24nm，0.01nm附近是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。

3/30/2025第三章核分析技术与方法11一、 X射线荧光分析的基本原理高能X射线与原子发生碰撞，激发出一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命极短，约为10-12s~10-14s，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态，这个过程称为弛豫过程。弛豫过程可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。

3/30/2025第三章核分析技术与方法12荧光X射线及俄歇电子产生过程荧光X射线及俄歇电子产生过程示意图俄歇电子的能量是特征性的。X射线荧光的能量或波长是特征性的。与元素有一一对应的关系。

3/30/2025第三章核分析技术与方法13谱线系产生K系和L系辐射示意图原子K层电子被逐出后，其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线，由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线

3/30/2025第三章核分析技术与方法14莫斯莱定律莫斯莱（HGMoseley）发现，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z满足λ=k(Z-s)-2式中k和s对同组谱线来说是常数荧光X射线的能量为：E=hν=hC/λ只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以确定元素的种类，即进行元素的