Метод НАА основан на активации образца с изучением последующих распадов. Метод отличает рекордная чувствительность или порог обнаружения элемента.
Совместно с Государственным оптическим институтом им.С.И.Вавилова разработана нейтронно-активационная методика анализа элементного состава сцинтилляционных керамик на основе Gd2O2S:Pr,Ce. Установлена зависимость оптических и сцинтилляционных свойств керамики от содержания легирующих элементов Pr, Ce, Eu, Tb и других микропримесей. Определено содержание 15 микро- и макро-примесей в образцах исследуемой керамики в интервале концентраций от 3 × 10−8 до 2.0 % масс. Рассчитаны пределы обнаружения для этих элементов (0.6 - 1.3 × 10−8% масс).
Преимущество НАА – отсутствие какой- либо специальной подготовки образцов перед измерениями. Отсюда – чистота результатов измерений: нет ни потерь химических элементов, нет загрязнений исследуемых образцов при пробоподготовке. Кроме того, для некоторых элементов может быть определено изотопное обогащение. Методом НАА можно проводить общую оценку содержания золота (одновременно с оценкой содержания серебра) в породе, с последующим отбором образцов с высоким содержанием золота (более 10-5 относительного содержания).
Существующая сейчас технологическая схема измерений позволяет проводит анализ более 20 образцов в месяц. Образцы весом от 10 до 200 мг и мониторы нейтронного потока (обычно стандарты состава вещества) запаиваются в ампулы из сверхчистого кварца и облучаются в нейтронном потоке 1014 н/см2с в течение промежутка времени от нескольких часов до нескольких дней. Спектры гамма-лучей от каждого образца измеряются три раза.
Первое измерение производится не ранее, чем через 5 часов, но не позднее, чем через 3 дня после окончания облучения. В этом измерении определяются в основном Na, K, As, Br, Mo, Sb, Ho, Hg, Au и U.
Рис. 1
Второе измерение проводится обычно через 8 дней после облучения. Здесь используется коаксиальный детектор из сверхчистого германия. Эффективность детектора - 15%, энергетическое разрешение – 1.7 кэВ при энергии 1333 кэВ. Во втором измерении определяются Na, Cr, Fe, As, Br, Rb, Sb, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Tb, Dy, Yb, Lu, Hf, Ta, Au, Th и U.
Рис. 2
Третье измерение проводится спустя 20 – 25 дней после облучения с тем же детектором, что и во втором измерении. Здесь определяется содержание Sc, Fe, Co, Zn, Se, Zr, Sr, Sb, Cs, Ce, Eu, Tb, Tm, Yb, Hf, Ta, Hg и Ir.
Чувствительность измерений НАА находится на уровне 0.001% для основных элементов и на уровне ppm (10-6) и даже ppb (10-9) для микроэлементов. Обычно погрешность определения составляет 5 – 15 %. Чувствительность измерений для благородных металлов составляют: 10-7 для Ag, 10-8 для Au, 10-9 для Ir. Недостаток НАА – полный цикл анализа занимает около месяца и требует работы реактора. Чувствительность измерений в большой степени зависит от ядерных констант изотопов исследуемых элементов (сечение захвата нейтронов, период полураспада, и т.п.) и значительно различается для разных элементов периодической системы.
