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核分析检测技术概述

核分析技术
发布:2020-08-21 14:54:25     来源:世界核联盟

定义

核分析检测技术是利用核辐射粒子(包括中子、γ射线、α粒子、β粒子、正电子、质子、以及加速器出射的其它粒子)与物质的原子或者原子核的相互作用(主要是电磁作用以及核力作用),采用核物理实验技术,研究物质的元素组成和结构的一种高灵敏的分析方法。

方法分类

核分析方法大量出现、发展和广泛应用起始于20世纪60年代。加速器和反应堆等大型仪器设备从核物理实验专用设备“解放”出来,有条件用于应用方面的研究。核分析包括离子束分析、活化分析、核效应分析和超灵敏质谱分析四大类。离子束分析是指对物质元素的定性、定量分析和结构分析,包括卢瑟福背散射(RBS)分析、沟道技术分析、核反应分析和质子X射线荧光分析。活化分析主要用来分析测定物质体内痕量杂质元素的平均浓度,可分为中子活化分析、光子活化分析和带电粒子活化分析。核效应分析主要是为了了解材料微观结构,获得原子核及其周围近邻环境的信息,包括基于超精细相互作用的扰动角关联和角分布、(稳定核和放射性核)核磁共振和核电共振、穆斯堡尔效应分析、基于质能转换效应的正电子湮没分析、μ子自旋、低温核定向等分析方法。

特点

核分析技术作为必不可少的分析手段,已广泛应用于材料、能源、环境、生命科学以及地质考古等领域,它的出现和广泛的应用对传统的化学的、物理的方法是一个挑战。有时,“非核莫属”,是一种不可替代的特殊的分析技术。这是和平利用核科学和核技术的重要体现。核分析技术具有如下特点:

1. 高灵敏度:加速器质谱法(AMS)可分析10-6g样品;中子活化可分析mg/g(ppm)的杂质含量;RBS可分析样品表面层或深层nm量级的厚度结构。

2. 高准确度和高精密度。

3. 无损分析:不破坏样品。

4. 高分辨率:包括空间分辨率和能量分辨率。

5. 多元素同时分析。

6. 易实现自动化分析和远程控制。

意义

核分析是基于核反应、核效应、核性质、核谱学和核装置的现代分析方法,它是核科学技术的一个重要领域。在国家自然科学基金委员会组织全国有关专家编写的核技术学科发展战略研究报告中,我国数十名专家经过多年的调查和论证,得出一个带有战略方向的重要决策,即把发展核分析技术及其应用研究列为今后优先支持的前沿领域。国际权威核科学组织——国际原子能机构(IAEA)也将核分析技术列为一项重要的研究手段和方法。

现今,核分析技术在空间探测、气候变迁、反恐反毒和反走私等方面发挥着越来越重要的作用。核分析技术在国家安全、社会经济发展和科技进步方面具有特殊的、不可取代的地位。现代很多科学技术成就的取得都是与核技术的贡献分不开的。仅以诺贝尔奖为例(表1.1),由此可见,核技术对于科学发展具有非常重要的推动作用。

表1.1 核分析技术相关的诺贝尔奖

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