大样品瞬发伽玛中子活化分析方法研究

在许多国家大样品非破坏、多元素、高准度分析还是一个困难，现有的X-射线荧光分析、质子激发Ｘ发射分析等只能分析样品表面，结果代表性较差。中子活化分析具有中子和伽玛穿透力强，分析结果代表性好,是陶器、字画等珍贵考古大样品非破坏多元素高准度分析的最佳方法。目前，一些发达国家正开展大样品中子活化分析技术研究，IAEA也组织了协作研究项目。难点在于样品体积大，中子和伽玛射线在辐照测量过程中产生的中子吸收和伽玛自吸收效应不能忽略。本项目拟在CARR堆的热中子束流装置上开展大样品活化分析方法研究，通过蒙特卡罗模拟和实验对中子在样品中产生的自热化、散射和自吸收，伽玛射线衰减等效应以及中子宏观自吸收截面和散射截面进行研究。建立样品的几何、密度、成分与中子自吸收和伽玛衰减的函数关系及其计算软件，从而建立大样品活化分析的有效方法，填补我国在此领域的空白，以满足珍贵考古器物、特殊大样品等起源和鉴定的需要。

目前大样品非破坏多元素分析的准确性还相当困难。本项目对大样品中子辐照过程中的中子自吸收、测量过程中的自衰减以及大样品的探测效率进行了蒙卡模拟；对不同密度的体源的探测效率进行了实验和理论计算；对束流中子辐照的中子自吸收进行了实验测量；初步建立了大样品中子活化分析的中子自吸收、伽玛自衰减，体源探测效率的数学表达式。结果表明：1)对均匀分布在体源中的放射性伽玛自吸收修正因子可以得到较好的校正；2)由于大样品在辐照过程中的中子自衰减导致伽玛放射性不均匀，所带来的体源探测效率的准确修正较为困难，误差较大；3)束流中子自衰减具有二次方程的衰减模式。本项目还对基于K0－内标相结合的非破坏大样品中子活化分析法进行了研究；结果表明：利用大样品自身的多能伽玛核素（比如Mn-56,Na-24,La-140,Br-82，Eu-152等）进行样品本身的相对效率刻度，用样品中某一已知量的元素作为比较器，用活化分析K0法可以得到较好的结果，并通过沉积物标准物质（GBW07405）进行了验证。这种方法的优势在于使用样品内部相对效率刻度，实际上归一了辐照、测量过程中所带来的中子自衰减，伽玛自吸收和测量几何等影响因素，其劣势是需要找到一个内标。