Hoofdstuk 6
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 20

Hoofdstuk 6 Neutronen activeringsanalyse Element analyse m.b.v. neutronenbronnen PowerPoint PPT Presentation


  • 168 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Hoofdstuk 6 Neutronen activeringsanalyse Element analyse m.b.v. neutronenbronnen Neutronenbronnen Instrumentele NAA (INAA) Radiochemische NAA (RNAA) Prompt-gamma analyse Element analyse m.b.v. deeltjesversnellers Deeltjesversnellers Activeringsanalyse m.b.v. geladen deeltjes.

Download Presentation

Hoofdstuk 6 Neutronen activeringsanalyse Element analyse m.b.v. neutronenbronnen

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Hoofdstuk 6 neutronen activeringsanalyse element analyse m b v neutronenbronnen

  • Hoofdstuk 6

  • Neutronen

  • activeringsanalyse

    • Element analyse m.b.v. neutronenbronnen

      • Neutronenbronnen

      • Instrumentele NAA (INAA)

      • Radiochemische NAA (RNAA)

      • Prompt-gamma analyse

    • Element analyse m.b.v. deeltjesversnellers

      • Deeltjesversnellers

      • Activeringsanalyse m.b.v. geladen deeltjes


Gebruik van radioactiviteit

Gebruik van radioactiviteit

  • Element analyse m.b.v. neutronenbronnen

    • Instrumentele Neutronen Activeringsanalyse (INAA)

    • Radiochemische Neutronen Activeringsanalyse (RNAA)

    • Prompt-gamma Neutronen Activeringsanalyse (PGNAA)

    • Chemische analyse d.m.v. thermalisatie, verstrooiing en absorptie van neutronen

  • Element analyse m.b.v. deeltjesversnellers

    • Activeringsanalyse m.b.v. geladen deeltjes

    • Nucleaire reactie analyse

    • PIXE (proton-geinduceerde X-straal emissie)

  • Gebruik van radioactieve bronnen

    • Radio-isotoop XRF

    • a, b, g-verstrooiing voor chemische analyse

    • Mössbauer spectroscopie

    • Positron annihilatie

  • Gebruik van radiotracers

    • Isotopendilutie analyse (IDA)

    • Radioimmunoassay (RIA) en aanverwante klinische bepalingsmethoden

  • Dateringsmethoden


Neutronen activeringsanalyse

Neutronen Activeringsanalyse

  • Bepaling van sporenconcentraties

    • jaren ’60: unieke bepalingsmethode

    • Panoramisch: brede waaier van elementen

      • 40-50 elementen

      • Milieu: Sb, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Se, V, Zn, …

      • Geochemie: zeldzame aarden (REE) La, Ce, Pr, …

    • Gevoelig: ppm niveau of beter

    • Niet-destructief

  • Sinds 1970: alternatieve methoden

    • XRF, PIXE

    • ICP-AES, ICP-MS


Neutronen activeringsanalyse1

Neutronen Activeringsanalyse

  • Principe

    • bestraling met neutronen radioactiviteit

    • meten van isotoop-specifiekeg-activiteit

    • bepaling van de totale hoeveelheid

    • onafhankelijk van chemische vorm

    • monsters kunnen vast, vloeibaar, of gasvormig zijn

    • geen chemische voorbehandeling nodig (INAA)

    • ongevoelig voor organische matrix

  • Nodig: neutronenbron

    • onderzoeksreactor

    • neutronengenerator (electron- of ionversneller)

    • radioactieve bronnen


Onderzoeksreactoren

Onderzoeksreactoren

  • Diverse types

    • Aangerijkt U als brandstof (235U: 0.7  93-99%)

    • LWR (H2O ”pool”):

      • 10-5000 kW  f = 1010 -1014n/s/cm2

      • snelle en epithermischeneutronen (1H: grote sthermisch)

    • HWR (D2O ”pool”):

      • 10-26 MW  f  2 1014n/s/cm2

      • thermische neutronen (2H, 16O: kleine sthermisch)


Onderzoeksreactoren1

Onderzoeksreactoren

  • Manipulatie van te bestralen monsters: ”rabbits”

    • pneumatisch buizensysteem,

    • Al/polyethyleen cylinders

    • monsters, fluxmonitoren, standaarden

    • geen contact met water

    • Al: corrosiebestendig, kortlevende activatiedochters


Neutronen generatoren

Neutronen generatoren

  • via (d,n), (p,n), (a,n) reacties in deeltjesversnellers

    • belangrijkste reacties: 2H (d,n) 3He (Q > 0) 3H (d,n) 4He (Q > 0)

      9Be (d,n) 10B

    • beperkte deuteron versnelling: 150-500 keV

    • “target” is een gas (D2, T2), geadsorbeerd op een metaal

    • meestal wordt T (3H) gebruikt (grootste s(d,n))

    • 14.1-14.9 MeV neutronen

  • via (g,n) in electronversnellers (bremsstrahlung)

  • Cockroft-Walton of Van de Graaff versnellers


Radioactive neutronenbronnen

Radioactive neutronenbronnen

  • a of g-straler + ”doel”-materiaal

    • g + 9Be 2a + n – 1.67 MeV

      124Sb-Be: neutronen van 26 ± 1.5 keV reactoractivatie: 123Sb  124Sb, t½= 60 d, Eg: 1.69 MeV

    • g + D H + n – 2.23 MeV

    • a-straler + 9Be  12C* + n + 5.91 MeV210Po, 239Pu, 241Ammengsels van fijnverdeeld Be met Po metaal/Am oxide; PuBe13

  • spontane fissie bronnen

    • 252Cf  X + Y + 3.8 n + 200 MeV

      gemiddelde neutron-energie: 2.348 MeV

      235U als neutronen-vermenigvuldiger:

      1 mg 252Cf + 1 g 235U + PE als moderator


Hoofdstuk 6 neutronen activeringsanalyse element analyse m b v neutronenbronnen

INAA

  • Monster wordt bestraald in ongewijzigde vorm

  • Neutron-geinduceerde reacties

    • (n,n), (n,n’)(in)elastische strooiing

    • (n,g)radiatieve vangst

    • (n,a), (n,p), (n,2n)reactie met (geladen) deeltjes

    • (n,f)geïnduceerde fissie

  • Meest nuttige: (n,g)

    n + AXZ  [A+1XZ]*  A+1YZ + g

    • aangeslagen kern [A+1XZ]*: zendt ’prompt’ g-straling uit

    • bij verval van A+1YZ: g’s gebruikt in INAA

    • bvb: 26Mg (n,g) 27Mg


Hoofdstuk 6 neutronen activeringsanalyse element analyse m b v neutronenbronnen

INAA

  • Hoofd- en nevenreacties

    • bvb. 27Al (n,g) 28Alanalytisch nuttig

    • maar ook28Si (n,p) 28Alinterferentie 131P (n,a) 28Alinterferentie 2

    • Echter: (n,g) vooral t.g.v. thermische neutronen(n,p), (n,a) vooral t.g.v. snelle neutronen

       Interferenties kunnen geminimaliseerd worden


Hoofdstuk 6 neutronen activeringsanalyse element analyse m b v neutronenbronnen

  • Standaarden(oplossingen op filtreerpapier)en onbekenden

INAA

  • Calibratie

    • bvb.  23Na (n,g) 24Na24Mg

    • Massa 23Na


Inaa bestraling meting

Comptonrand

INAA – bestraling & meting

3 min bestralen

10 min wachten

10 min tellen

  • Kort-levende radionucliden

aerosol monster,

thermische

neutronen


Inaa bestraling meting1

Cd-folie

Al-rabbit

INAA – bestraling & meting

  • Gebruik van epithermische/snelle neutronen

    • Cd: grote s voor thermische neutronen

    • Bestraling ’onder Cd’: monsters in Cd omhulselep.n.32S (n,p) 32Pzonder Cd: x/y  700A(32P) = x.mP+y.mSth.n. 31P (n,g) 32P met Cd: x/y  5

    • Ook nuttig als matrix elementen te sterkworden geactiveerd (bvb. 24Na, 59Fe)


Inaa bestraling meting2

INAA – bestraling & meting

  • Half-lange tot langlevende nucliden

    • Minder actief lange teltijden

    • neven- en sporenbestanddelen


Inaa bestraling meting3

Comptonrand

INAA – bestraling & meting

  • Half-lange tot langlevende nucliden

    • langere teltijden nodig

    • neven- en sporenbestanddelen


Inaa overzicht

INAA - overzicht


Hoofdstuk 6 neutronen activeringsanalyse element analyse m b v neutronenbronnen

RNAA

  • Ná bestraling/vóór meting

    • monster wordt ontsloten

    • te analyseren elementen worden afgescheiden

    • tijdens scheiding: geen contaminatie (actief)

  • Wanneer nuttig/noodzakelijk

    • belangrijke interferenties

    • enkel waar de INAA-bepaling problemen oplevert

    • carriers: toevoegen van niet-radioactief equivalent om verliezen aan radio-nucliden te minimaliseren

  • Opbrengst v/d scheiding

    • toevoegen ’radioactief tracer isotoop’ vóór eerste scheidingsstap: bvb. 57Co bij gebruik van 59Co(n,g)60Co


Prompt gamma analyse

Prompt Gamma Analyse

  • Meting van onmiddellijk vrijgestelde activiteit

    • g’s met hogere energie dan ‘normaal’ verval

  • Wanneer van nut ? als (n,g) niet werkt

    • 11B (n,g) 12B, t½ = 0.02s;

    • 9Be (n,g) 10Be, t½ = 1.6 Mj

    • 113Cd(n,g) 114Cd : quasi-stabiel

    • 157Gd (n,g) 158Cd: quasi-stabiel

    • 30Si(n,g) 31Si : weinig/geen g’s

    • 31P(n,g) 32P : weinig/geen g’s

    • 44Ca(n,g) 45Ca: weinig/geen g’s

  • Bulk analyse


Prompt gamma analyse1

Prompt Gamma Analyse

  • Experimentele opstelling

    • HPGe in anti-coïncidentie met NaI(Tl) scintillatoren onderdrukking Compton achtergrond


Prompt gamma analyse2

Prompt Gamma Analyse

  • Voordelen

    • goed voor elementen met lage massa

    • ook bij vorming van (bijna)stabiele nucliden

    • g’s met hoge energie

    • aanpassen neutron-energie: gevoeligheid optimaliseren

    • geringe overblijvende activiteit

  • Nadelen

    • lagere fluxen leveren lagere gevoeligheden op (geen accum.)

    • verschillen in t½ kunnen niet worden gebruikt

    • complexe spectra

    • Strooineutronen beschadigen detector/meer afscherming

    • Bestraling van slechts 1 monster tegelijkertijd


  • Login