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第三章 高灵敏的核分析与核检测 ;一 核分析及核检测;2 什麽是核分析 核分析：利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析研究物质材料成分和结构的方法。 核粒子： 中子、? 射线、 ?粒子、?粒子、正电子、质子、以及加速器出射的其它粒子。 相互作用：主要是电磁作用 ，以及核力作用。 核分析方法大量出现、发展和广泛应用起始于上世纪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。;3 核分析分类;二 卢瑟福背散射分析（RBS);2 卢瑟福散射理论指出： 在一定的实验条件下，散射 ? 粒子能量 Eb Eb (Mi ，Zi ，? ) ? ? 90? 散射?粒子能量差别大 背散射 ? 粒子能量和强度（数目）载有信息: 1） 样品成分 （ Zi,, Mi) 2） 各元素的含量;3 卢瑟福背散射分??? (RBS ) ** Rutherford Backscattering;? 探测器 测量背散射?粒子能量; 5 实验结果 ;沟道分析（Channel analysis）;核反应分析（Nuclear reation analysis）;质子激发X射线荧光分析particle Induced X-ray Emission (PIXE) 用带电粒子（质子）轰击待分析样品，激发出靶物质中各元素的特征X射线,测量X射线的峰位和高度，确定物质的成分和含量。举世瞩目的成果：复旦大学曾在80年代利用PIXE方法测试了越王勾践的佩剑成分。该剑长期埋于地下，仍光彩夺目，非常锋利。说明在2500多年前，我国的冶炼业已经相当发达；佩剑上的琉璃饰物说明当时已能烧制钾钙玻璃。;三 中子活化分析 NAA （Neutron Active Analysis）;2 中子活化分析——（ n , ? )方法基本原理;3 测量样品放射性 ? 射线能谱;4 中子活化分析设备;中国原子 能科学院 重水实验 反应堆;5 中子活化分析广泛用于： 头发样品、水质分析*;核 素;1） 恐龙灭绝原因： 6500万年前小行星(高含Ir)或者彗星冲撞地球，在空气中产生了大量碎片，地球上阳光大大减少，植物不能生长，没有可吃的食物，动物的数量毁灭性减少，非常严重导致大多数动物包括恐龙都灭绝了。 中子活化分析技术测定了世界上几个地方，相应于白垩系/第三系（K/T）的界限内黏土层中铱（Ir)的含量比普通背景值高出 30-160倍，认为铱是地外物质指示元素，提出了小行星撞击地球的假设；后来在许多地方，包括我国在内也发现了类似的结果，进一步支持了小行星撞击地球灾变学说。 地球表层 Ir 1?g/kg (ppb) 陨石 n ? 100 ?g/kg ;2） 破解拿破伦与牛顿死亡之谜; 四 人类文明史的精确考察 —14C测定年代;2）经费问题 14C测定年代基础是核物理，而却应用在考古和地质方面。开始探索性研究不易被理解，没人支持，经费只能取自其它项目之余。消息传到了考古界，维竟金基金会主持人Fejos主动提供资金，得以改进仪器，使研究继续进行。 3）样品问题 1946年底，同利比一起工作的阿拿德明白了利比的研究目的，在新年假期告诉了他的父亲（律师，业余考古爱好者），消息又传到了英大都会博物馆，馆长 Lansing 立即将11个埃及出土已知年代的样品寄去。 4）实验成功 1949年14C测年方法终获成功，彻底改变了单靠观察和经验判定古物年代的方法。;基本思想：若已知一个放射核素的半衰期，可以利用核衰变规律，建立一个时钟测定过去流逝的时间。; 1) 14C的产生与平衡 n + 14N ? 14C + p 14C ? 14N + ? + ? 宇宙射线中子与大气中的14N原子核反应产生放射性14C，平衡后，14C的产生速率（地球表面）： 2.2 个14C原子/cm2 秒 14C/ 12C = 1.18?10-12 14CO2 + 12CO2 混合一体 天然 C 样品的放射性 270 Bq / kg;2) 基本假设 天然C样品的放射性 270 Bq / kg ，从过去几万年前到现在没有变化，是一个恒定的。 3）方法的建立 只要 C 参加自然界中有生命物体的交换过程和物质代谢过程，14C 为恒定量保持不变。如果生命结束，交换过程停止， 14C 的份额就要减少。份额的减少与经历的时间有关。;四’ 加速器质谱计-超灵敏质谱方法;2）解决问题的思考 ? 射线计数法是通过测定样品中14C正在发生衰变的原子核 数目来确