NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA:

Projekty TANGO są realizowane w ramach wspólnego przedsięwzięcia Narodowego Centrum Nauki oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Neutronowa analiza aktywacyjna pozwala na wykrywanie i oznaczanie zawartości pierwiastków poprzez pomiar aktywności sztucznych izotopów promieniotwórczych powstałych w wyniku bombardowania pierwiastków tarczy neutronami. Podczas wychwytu neutronu zachodzi przemiana trwałego jądra atomowego w jądro promieniotwórcze (radionuklid), które ulega rozpadowi z emisją promieniowania w czasie określonym przez charakterystyczny dla danego izotopu okres połowicznego rozpadu T1/2. Schemat opisanej wyżej reakcji jądrowej można przedstawić za pomocą równania:

(1) _{Z}^{A}\textrm{X}+n\rightarrow[jądro złożone]\displaystyle\textup{*}\rightarrow_{Z’}^{A’}\textrm{Y}+b

bądź w wersji uproszczonej

(2) _{Z}^{A}\textrm{X}(n,b)_{Z’}^{A’}\textrm{Y}

gdzie:

X-symbol chemiczny pierwiastka tarczowego

A, Z-liczba masowa, liczba atomowa pierwiastka tarczowego

Y- symbol chemiczny produktu reakcji

A’, Z’- liczba masowa, liczba atomowa produktu reakcji

n- proton

b- fotony g, neutrony, cząstki naładowane (elektrony, pozytony) lub jądra helu.

Najczęściej obserwowanymi procesami rozpadu są: rozpad b (emisja elektronu), rozpad b+ (emisja pozytonu), wychwyt elektronu i konwersja wewnętrzna, gdzie  -antyneutrino, n-neutrino.

 

Najczęściej obserwowane procesy rozpadu jądra wzbudzonego.
rozpad β- _{Z'+1}^{A'}\textrm{Y}\rightarrow_{Z'}^{A'}\textrm{Y}+\beta^{-}+\bar{v}
rozpad β+
_{Z'-1}^{A'}\textrm{Y}\rightarrow_{Z'}^{A'}\textrm{Y}+\beta^{+}+{v}
wychwyt elektronu (EC)
_{Z'}^{A'}\textrm{Y}+e^{-}\rightarrow_{Z'-1}^{A'}\textrm{Y}+v
konwersja wewnętrzna (IT)
_{Z'}^{A'm}\textrm{Y}\rightarrow_{Z'}^{A'}\textrm{Y}+\gamma
Jądro znajdujące się w stanie wzbudzonym wraca do stanu podstawowego emitując kwanty gamma o jednej lub różnych energiach. Spośród różnych rodzajów promieniowania, które mogą być emitowane przez powstający w reakcji (1) radionuklid, największe znaczenie ma promieniowanie gamma ze względu na łatwość detekcji, selektywność i możliwość oznaczania wielu radionuklidów jednocześnie. Powstające w wyniku reakcji z neutronami radionuklidy mogą być oznaczane dwoma metodami:

  1. po rozłożeniu napromienionej próbki i wydzieleniu frakcji zawierających jeden lub kilka radionuklidów następuje pomiar odpowiedniej frakcji – radiochemiczna wersja NAA – RNAA,
  2. po napromienieniu cała próbka jest poddana pomiarowi za pomocą wysokorozdzielczych spektrometrów promieniowania gamma w różnych interwałach czasu od napromieniania (tzw. czas chłodzenia) – niedestrukcyjna wersja NAA– INAA.

NAA W ANALIZIE SPECJACYJNEJ:

NAA jest oparta na zjawiskach fizycznych zachodzących w jądrze atomowym. Zatem forma chemiczna, w jakiej występuje oznaczany pierwiastek, nie wpływu na wynik oznaczeń (brak efektu „matrycy chemicznej”, który może pojawić się w technikach analitycznych, opartych o zmiany właściwości atomowych). Niezależność wyników od formy, w jakiej występuje analit jest niekwestionowaną zaletą NAA. W przypadku oznaczeń form chemicznych arsenu, połączenie LC-NAA zapewnia oznaczenie wszystkich form form chemicznych, w jakich ten analit występuje. Przy oznaczaniu form specjacyjnych As za pomocą generowania wodorków, (najczęściej w połączeniu z AAS czy ICP-MS), niektóre związki As są „niewidzialne”- nie ulegają rozkładowi z utworzeniem wodorków. Jak już wspomniano, w przypadku zastosowania NAA jako  metody detekcji, związek chemiczny, w jakim występuje analit nie ma znaczenia dla jego  oznaczania. Fakt ten ma również znaczenie w przypadku wydzielania grupy związków np. metalobiałek. W takim przypadku dla większości technik analitycznych uzyskane krzywe kalibracyjne różnią się od siebie w zależności od zastosowanego wzorca, co może doprowadzić do niedokładnego oznaczenia danego pierwiastka w wydzielonej mieszaninie  związków o podobnych właściwościach. NAA zapewnia ilościowe oznaczenie danego  pierwiastka niezależnie od formy chemicznej zastosowanego wzorca. Połączenie 8 neutronowej analizy aktywacyjnej, uznanej przez Komitet Doradczy Liczności Materii 9 (CCQM) za metodę podstawową – o najwyższej randze metrologicznej, z chromatografią 10 cieczową stanowić może dodatkowe narzędzie walidacji procedur rozdzielania 11 poszczególnych form chemicznych.