核反应分析

利用核反应测定样品中元素组成、表面杂质及其深度分布的分析方法

核反应分析（nuclear reaction analysis）是利用核反应测定样品中元素组成、表面杂质及其深度分布的分析方法。反应堆、加速器或同位素源产生的中子、带电粒子或γ射线均可用于核反应分析。在核反应分析中通常利用加速器产生的具有一定能量的离子束轰击样品，离子同样品中待分析的核发生核反应，通过探测由核反应产生的反应产物或出射粒子，便可实现元素的定性和定量分析。

反应原理

在核反应中，核反应产物及其出射粒子与靶核及入射粒子的种类和能量有关，因此利用高分辨率的核辐射探测器（如高纯锗半导体探测器），结合粒子鉴别技术，分析出射粒子能谱，根据出射粒子峰的能量和强度，可得到反应产物和出射粒子的信息，然后根据入射粒子的性质，便可推断出待测样品中靶核的性质及反应产物的含量。此外，核反应能谱又同入射粒子和出射粒子在样品中的电离能量损失有关。出射粒子的能量与样品中发生核反应的深度有关，出射粒子的强度同该深度处靶核的数目有关，因此核反应分析法也可用于测定样品中元素的深度分布。对于共振核反应，可通过改变入射粒子的能量，使核反应发生在样品中的指定深度，共振反应产额同该处的靶核含量成正比。因此，分析核反应能谱或共振核反应产额曲线可以得到元素的深度分布，同样可实现元素的深度分析。

实验方法

用于核反应分析的入射粒子有中子、质子、氘核、α粒子、γ光子等，中子能量一般为电子伏量级至十几个兆电子伏特，带电粒子的能量在0.5至几个兆电子伏。产生中子的设备有反应堆、中子发生器或252Cf同位素中子源，产生带电粒子的是低能加速器。出射粒子的测定主要用金硅面垒型探测器（测带电粒子）、高纯锗半导体探测器（测γ光子）或NaI（Tl）探测器（测γ光子）等。分析系统同电子计算机连接，可以实现数据自动处理。数据处理分为绝对法和相对法两种。绝对法是根据入射粒子数目、核反应截面与产额、探测器效率及几何条件、出射粒子的强度等参数，定量计算出样品中待测元素的含量。相对法则是通过样品与某一已知标准的比较，实现元素的定量分析。

分析方法

分绝对法和相对法。绝对法是根据核反应产额同截面、靶元素含量、入射离子数目、探测立体角等的关系，利用已知的核反应截面计算。相对法是比较在相同实验条件下待测样品和标准样品的产额或能谱实现的。

反应特点

核反应分析不仅可作元素的定量分析，而且可测量样品表面或近表面处元素的深度分布。入射带电粒子束可以聚焦，用聚焦后的微束扫描能够进行微区分析。利用重离子核反应（见重离子核物理）对同位素灵敏，可有极高选择性，也是分析氢元素在样品中分布的有效方法。选择好的实验条件可以实现两种以上元素的同时分析。分析的绝对灵敏度一般为10－7—10－8g，高的可达10－10g；相对灵敏度一般在百万分之几百，高的可达百万分之几。分析深度一般在几微米到几十微米，深度分辨率在10—100nm，可达2nm。

实验应用

核反应分析不仅可用于元素的定量分析，还可测量样品表面或近表面处元素的深度分布。若将入射粒子束聚焦，还可实现微区扫描分析，给出元素的微区分布信息。自1962年利用18O示踪研究阳极上氧化铝中氧的转移情况以后，核反应分析广泛用于材料科学、生命科学与环境科学等领域中，如材料中氢的分析，固体物理中扩散现象、薄膜生长机理、表面微量杂质的玷污、离子掺杂等研究，冶金学中金属改性、腐蚀现象及表面杂质等研究，生命科学中人全身氮的活体分析，考古学中青铜器的锡等元素的分析等。此外，在地质、天体物理及生物医学等方面也得到应用。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省