“活化分析”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

活化分析

释义

【活化分析】

拼译：activation analysis

一种灵敏度高、准确度和精密度好、非破坏性、具多元素测定能力的核分析方法。该法的基础是核反应。用一定能量和流强的中子(热中子、共振中子或快中子)、带电粒子(质子、氘子、氦－3、氦－4或重离子等)或者高能γ光子轰击待测试样，然后测定由核反应生成的放射性核素衰变时放出的缓发辐射或者直接测定核反应中放出的瞬发放射，从而实现元素的定性和定量分析。活化分析法在生命科学、环境科学、地学、宇宙学、材料学、考古学和法学等领域内已获得应用，具有重要意义。

1936年，海维希(H．Hevesy)首先建立了活化分析法。初期，活化分析只是作为核科学技术发展进程中的一种副产物，而今天已成为超痕量、痕量、半微量乃至常量分析中的一种重要手段。活化分析的发展简史大体上可分为4个阶段：(1)开创阶段(1936～1948)。这一阶段的主要标志是同位素辐射源和基于电离的探测器。(2)巩固阶段(1948～1959)。1942年建成了可提供比同位素中子源的中子通量高得多的核反应堆。1948年又出现了分辨率良好的NaI(T1)闪烁探测器。这两大技术提高了活化分析的水平。1951年，雷第考脱(G．W．Leddicotte)等人首次用反应堆作了热中子活化分析，从而使热中子活化分析成为一种在当时具有最高灵敏度的分析方法。与此同时，中子发生器和多道能谱分析器等作为工业产品大量生产，为活化分析的发展奠定了物质基础。(3)发展阶段(1959～1970)。60年代初期出现的半导体探测器的γ能谱分辨率比NaI(T1)晶体改进了几十倍，从而使活化分析的传统工作方式发生了重大的变革，原来繁琐冗长的放射化学分离操作让位于简单的组分离，并出现了不破坏样品的可能性。此外Ge(Li)探测器的应用还使活化分析测定元素的潜力得到了充分的开发，一次照射可同时测定四五十种元素，从而提高了活化分析与其它分析方法的竞争能力。这一阶段的另一具重大进展是计算机的引入，在自动化组分离、脉冲中子活化、带电粒子活化、瞬发辐射活化分析等方面也有了长足进展。(4)应用阶段(1970～)。活化分析大规模地应用于环境、生物医学、地质、材料等领域中，每年有关活化分析的应用性论文逾千篇。根据最近5年的统计，活化分析的应用主要集中于生物、环境和地学中，大致比例为30%、27%和30%，这是和当前边缘交叉学科(无机生物化学、元素地球化学等)的迅速发展分不开的。地质界线铱异常的寻找及其对地球演化和生物进化的启示、微量元素生物效应、元素在环境中的分布、迁移、转化、蓄积及其形态研究是当前极活跃的研究课题，它们对活化分析有极大的依赖性，也促进了活化分析的发展。

1986年，海登(K．Heydorn)指出：“活化分析尽管已趋成熟，但仍和以前那样充满活力。”当前活化分析的前沿领域和重点研究方向是：(1)分子活化分析。一般情况下，活化分析只能测定元素的总量。然而，近年来国际上一些著名的活化分析实验室纷纷开展了分子活化分析的研究。典型的成果有动物组织中硒的化学形态的研究、白垩纪－第三纪界线地层样品中异常铱的贮存状态的研究、生物样品中汞的化学形态的研究、天然水样中砷的化学形态研究等。这一新的研究方向拓宽了活化分析的应用领域。(2)短寿命核素的活化分析。以往的活化分析法只能测定半衰期为秒级以上的核素，现在随着自动化程度的提高及超高速传输系统的建立，活化分析已用于半衰期为ms级的核素测定。尼尔森(H．K．Nielson)等用半衰期为12ms的¹²B测定了标准参考物质和肥料中的硼。短寿命核素活化分析中的难题是很高计数率下的信号处理。(3)体内活化分析。仍是迄今为止可测定活体组织中元素含量和分布的唯一手段。体内活化分析现正在从测定活体中的常量元素(如N、Ca、P、I等)，发展到对活体中微量元素(如Hg、Cd等)的分析，从而提高了体内活化分析的临床诊断价值。(4)冷中子活化分析。林德斯罗姆(R．M．Lindstrom)等叙述了该法的基本原理。这种方法由于使用能量较低的中子，因此有效反应截面高。此外，利用中子导管将冷中子引自离堆芯数十米远的靶站照射样品，从而显著降低了快中子和γ辐射的本底。利用冷中子源诱发的瞬发粒子反应，可测定固体介质中轻元素(如He、Li、B和N等)的深度分布。这种方法目前的困难是获得优质、高强度的冷中子束。美国国家标准和技术研究所(NIST)现达到的指标是可将10¹⁰n／s聚焦到小于1cm²的面积上。另一个有意义的进展是，尼可劳(G．E．Nicolaou)等利用瞬发活化分析法展示了样品中元素的二维分布。(5)新型辐照装置。首先应当提到的是，由中国自行设计和研制的中国原子能科学研究院的微型反应堆，其中子注量率与加拿大的SLOWPOKE堆相当，为1×10¹²n／cm²·s，该种堆型适合于短寿命核素和生物样品的分析。美国西北太平洋实验室改进了以²⁵²Cf－²³⁵U为燃料的次临界中子倍增装置，注量率约为10⁸n／cm²·s。(6)可活化示踪剂的利用。利用可活化示踪剂(尤其是经富集的稳定核素)大大扩展了中子活化分析的应用范围，可用于解决在一般情况下无法解决的分析问题。加纳姆(L．M．Ghannam)等用三(2－苯甲基)镝可活化示踪剂模拟高毒有机化合物的化学行为。钱琴芳等利用富集⁵⁸Fe稳定核素研究缺铁性贫血与运动量之关系。在昆虫学、农学、大气污染监测等方面，可活化示踪法都起了重要作用。现已尝试用示踪法来研究元素的化学形态。(7)放射化学分离技术。为了提高分析灵敏度，与其它痕量分析方法竞争，更由于分子活化分析的需要，配合有前后化学处理的活化分析得到迅速发展。例如牛肾中亚细胞组分中与蛋白质结合的痕量元素的测定、尿中硒化学状态等。衍生活化分析可测定常规中子活化法难以测定的元素，如磷和铊。(8)数据处理。最引人注目的是“计算机预报程序”(APCP)，该程序考虑了核性质和康普顿连续贡献，从而可预先估算仪器中子活化分析的探测极限以及最佳照射、衰变和计数时间。与此相应的是中子活化分析专家系统的建立。企图完成从相对法往绝对法过渡的K₀因子法继续发展。

活化分析的未来动向是方法的交叉和学科的交叉，即活化分析与其它核方法和非核方法的交叉，以及活化分析与生命科学、地学和环境科学的结合，在学科交叉的边缘中，将能发现许多有重要学术意义和应用价值的活化分析课题。

【参考文献】：

1 柴之芳．活化分析基础．北京：原子能出版社，1983

2 Kolthoff I M，et al．Treatixe on Anaiytioal Chemistry，1986

3 Ehmann W D，et al．Anal Chem，1988，60，42～52

4 柴之芳，等．分析试验室，1989，6∶52～62

5 柴之芳．核化学与放射化学，1990，12，(1)∶26～39

(中国科学院高能物理研究所博士生导师柴之芳研究员撰)

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