9. Využití jaderných reakcí pro kvalitativní a
kvantitativní chemickou analýzu
Neutronová aktivační analýza (NAA)
 nedestruktivní analýza prováděná přímo vložením vzorku do ozařovacího kanálu
ozařovacího zařízení (zpravidla reaktor). Měření lze automatizovat.
 využívá se známé jaderné reakce terčového jádra s neutrony, reakce (n,ƴ)
 po aktivaci se analyzuje gama spektrum z přímého ozařování („prompt gama“)
nebo se
 proměří se radioaktivní charakteristiky nuklidu vzniklého touto reakcí. Tímto
způsobem se identifikuje terčový nuklid. Spektra všech nuklidů jsou již známa.
 z velikosti aktivity pak lze soudit na kvantitu prvku
 k vyhodnocení kvantity slouží standardy o známé hmotnosti, které se ozařují
za stejných podmínek
1
Průběh reakce
 (n,) probíhá nejčastěji v jaderném reaktoru (vysoký tok neutronů)
 může být použit i jiný zdroj neutronů, pak je ale nutno ozařovat nuklidy s vysokým účinným
průřezem  vysoká citlivost jako důsledek velkých účinných průřezů
 lze analyzovat více složek najednou
 gama záření nuklidů vzniklých aktivací se analyzuje polovodičovým detektorem
 v případech příliš složitých směsí je nutno vzorek chemicky dělit (extrakce, ionexy aj.)
Použití:
 stanovení příměsí v čistých materiálech, horninách, kovech aj.
 archeologie (obsah stopových prvků umožňuje stanovit původ použitých surovin)
 výtvarné umění (cca 1 mg vzorku barvy umožní stanovit různé pigmenty charakteristické pro
určité období – lze vyloučit falzifikáty)
 kriminalistika
2
Použití NAA v geologii:
n- karotáž (metoda okamžitých částic používaná v geologii)
 aktivační analýza uvnitř geologického vrtu
D
M
Z
Z – zdroj neutronů ….241Am-Be., 252Cf
M – moderátor
D- detektor okamžitého  - záření
3
Aktivační analýza kladnými projektily
Přímá metoda (analyzuje se aktivita vzniklého nuklidu)
 jako zdroj projektilů slouží cyklotron
 stanovení lehkých prvků (bor v křemíku, kyslík v oceli)
10B(d,n)11C
16O(3He,p)18F
Metoda okamžitých částic
 analýza je založena na studiu energie a počtu částic y
(okamžité částice-vznikají při přeměně složeného jádra)
 používá se pro stanovení stopových množství lehkých prvků
A(n,y)B
10B(n,)7Li
6Li(n,)3H
14N(n,)15N
4
Metoda PIXE (Particle Induced X-ray Emission, částicemi indukované záření X)
 nedestruktivní analytická metoda pro stanovení chemického složení povrchových
vrstev vzorků.
 jako projektil se zpravidla používají protony o energii 1-4 MeV, výjimečně částice alfa
(o vyšší energii) nebo i těžké ionty.
 tloušťka analyzované vrstvy je úměrná energii záření, typu vzorku a požadavkům na analýzu.
 v procesu ozařování dochází k excitaci elektronů z vnitřních elektronů (K, L,..), dochází k
tomu, že elektrony jsou excitovány do vyšších hladin na jejich místo přeskočí elektron z
vyšší hladiny - energetický rozdíl mezi hladinami se vyzáří jako charakteristické rentgenovo
záření.
 principiálně je tedy tato metoda ekvivalentní rentgen-fluorescenční technice (XRF).
5