Hva er Neutron Activation analyse?

Nøytron aktiveringsanalyse (NAA) er en svært følsom og nøyaktig metode for å bestemme de elementene som er tilstede i en prøve av materialet. Prøven er rettet med nøytroner fra en radioaktiv kilde. Dette fører til mange av de tilstedeværende elementer til å sende ut gammastråler ved spesifikke frekvenser, hvorfra de kan bli identifisert. Rundt 65 forskjellige elementer kan påvises på denne måte. Det er en av de mest nyttige vitenskapelige teknikker for å undersøke det elementære sammensetningen av prøver og har mange bruksområder i analytisk kjemi, geologi, rettsmedisin og andre områder.

Når et nøytron treffer kjernen av et atom, er det ofte absorberes og danner en tyngre isotop, og som sender ut en gammastråle. I mange tilfeller er disse isotopene er ustabile og vil henfalle til en annen, lettere, isotop etter en kort forsinkelse, emitting en eller flere gammastråler på energier som er karakteristisk for at isotop. For eksempel, den vanligste isotop av natrium - natrium-23 - kan absorbere nøytroner, som danner den ustabile isotop-natrium 24, som deretter brytes ned til magnesium-24, som avgir to gammastråler ved spesifikke energier. Ved å måle energien til gammastrålene, og mengden som slippes ut, kan de tilstedeværende elementer og deres mengde i prøven begge bestemmes. Den første gammastråle, avgis umiddelbart når nøytronet er absorbert er kjent som en ledetekst gammastråler, men det er vanligvis de forsinkede gammastråler som måles.

Nøytron aktiveringsanalyse er en svært følsom teknikk. Det kan detektere elementene på en del per million eller mindre, og i noen tilfeller ned til en del pr milliard. Metoden er også veldig allsidig, i at det kan analysere prøver i fast, flytende og gass former og kan håndtere utvalgsstørrelser ned til 0.000035 gram (0,001 gram).

Nøytronkilden er kjent som et nøytron howitzer. Når noen lette elementer utsettes for alfa-partikler, deres kjerner avgir nøytroner. Elementet beryllium er spesielt egnet for dette formål. Ved blanding av beryllium med en kilde for alfa-partikler, slik som plutonium 239 eller radium 226, kan en sterk kilde for nøytroner blir opprettet. Dette kan være innkapslet i en egnet strålingsbeskyttelse, men med en åpning, der nøytronene kan dukke opp.

Atomreaktorer er også brukt som nøytronkilder. I USA, i Oak Ridge, Tennessee, High Flux Isotope Reactor (HFIR) gir en kilde til nøytroner ved Oak Ridge National Laboratory, noe som gjør det til et viktig senter for nøytronaktiveringsanalyse analyse. Radioaktive grunnstoffer som produserer nøytroner gjennom kjernefisjon, f.eks californium-252, kan også anvendes på en mindre skala, slik at stasjonære størrelse nøytronkilder skal brukes.

Nøytronaktivering analyse har et bredt spekter av applikasjoner. Den kan brukes i industrien for å oppdage urenheter i metaller, i biologi for å undersøke metabolismen av sporstoffer, i geologi for å analysere rock og jordprøver og i rettsmedisin for å få viktig informasjon fra åstedet prøver. En velkjent konkret eksempel på nøytronaktivering analyse i aksjon er funn at alle kulefragmenter fra John F. Kennedy drapet scene kom fra de samme to kuler, avfyrt fra samme pistol. Et annet eksempel var oppdagelsen av et lag av iridium rike sedimenter på grensen mellom kritt og tertiær geologiske perioder, noe som indikerer et stort meteorittnedslag som mer eller mindre falt sammen med en masseutryddelse hendelse som merket bortfallet av dinosaurene.

  • Nøytron aktiveringsanalyse kan analysere prøver i faste, flytende og gassformer.
  • Et velkjent eksempel på nøytronaktivering analyse i aksjon er funn at alle kulefragmenter fra John F. Kennedy drapet scene kom fra de samme to kuler, avfyrt fra samme pistol.