Нейтронно-абсорбционный анализ

НЕЙТРОННО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (НАА), метод количеств. определения элементов, а также отдельных нуклидов по ослаблению потока нейтронов, проходящего через слой анализируемого в-ва. 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, Н₂О, тяжелая вода) покрывают слоем анализируемого в-ва 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 пов-сти во всех направлениях, к потоку, падающему на этот участок.

НАА используют для определения изотопа, s к-рого велико по сравнению с а др. изотопов данного элемента. Напр., 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 в-ве 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 в-вом от энергий нейтронов, прошедших через исследуемый образец. При наличии в образце нуклидов, энергия перехода между уровнями к-рых 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 в-ва, а по их интенсивности - кол-во данного нуклида. Для интерпретации спектров необходима детальная информация о характеристиках резонансных взаимод., к-рая довольно широко представлена в опубликованной литературе и систематизирована в Центре ядерных данных в Физико-энергетич. ин-те (г. Обнинск).

НАА применяют гл. обр. для анализа руд и контроля технол. процессов. Напр., разработаны методы определения в рудах В в виде Н₃ВО₃ с ниж. границей определяемых содержаний ~ 1,0 г/кг и погрешностью, не превышающей 4%; предложен неразрушающий метод определения ²³⁵U и ²³⁹Рu 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. M. Центeр.