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概述
简史
原理
特点
发展趋势
应用
概述
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中子活化分析，又称仪器中子活化分析，是通过鉴别和测试式样因辐照感生的放射性核素的特征辐射，进行元素和核素分析的放射分析化学方法。活化分析的基础是核反应，以中子或质子照射试样，引起和反应，使之活化产生辐射能，用γ射线分光仪测定光谱，根据波峰分析确定试样成分；根据辐射能的强弱进行定量分析。一般中子源由核动力装置提供，质子源采用回旋加速器或范德格拉夫式加速器。活化分析大体分为5个步骤，即：试样和标准的制备、活化、放射化学分离、核辐射测量和数据处理。
本法的特点在于灵敏度极高，准确度和精密度也很高；可测定元素范围广，对原子序数1-83之间的所有元素都能测定，并具有多成分同时测定的功能，在同一试样中，可同时测定30-40种元素。因而适用于环境固体试样中的多元素同时分析，如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测量。由于仪器价格昂贵，分析周期较长，操作技术比较复杂，目前，在我国尚少配置。它是大气颗粒物的多元素同时分析方法中灵敏度较高的一种，在国外环境监测中广为应用。
在GSR的检验中，NAA用于检验射击者手臂上的锑和钡的存在和数量。这些元素是许多子弹底火的成份，如果在手上有高浓度的这些元素的存在，就意味着此最近射击过枪支。因为锑和钡也可能存在于并未开枪的人的手上，所以NAA的依据在于检验元素比正常情况下大得多的数量，以此表明GSR的存在。有些实验室曾经收集和记录过正常人手上这些元素的含量水平。该技术方法，是通过擦或者洗的技术而从手上提取残留物的。它的主要缺陷是需要添置研究用的核反应堆。
简史
1936年匈牙利化学家G.C.de赫维西和H.莱维用镭-铍中子源(中子产额约3×10中子/秒)辐照氧化钇试样，通过Dy（n,γ）Dy反应（活化反应截面为2700靶（恩）,生成核Dy的半衰期为2.35小时）测定了其中的镝，定量分析结果为10克/克，完成了历史上首次中子活化分析。
原理
中子是电中性的，所以当用中子辐照试样时，中子与靶核之间不存在库仑斥力，一般通过核力与核发生相互作用。核力是一种短程力，作用距离为10厘米，表现为极强的吸引力。中子接近靶核至10厘米时，由于核力作用，被靶核俘获，形成复合核。复合核一般处于激发态（用*表示）,寿命为10～10秒，它通过各4种方式退激发，可用下式表示：
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中子与靶核碰撞时，有三种作用方式：①弹性散射，靶核与中子的动能之和在散射作用前后不变，这种作用方式无法应用于活化分析；②非弹性散射，若靶核与中子的动能之和在作用前后不等，则该能量差导致复合核的激发，引起非弹性散射，此时生成核为靶核的同质异能素，一些同质异能素的特征辐射可通过探测器测定，这种作用方式可用于活化分析；③核反应，若靶核俘获中子形成复合核后放出光子，则被称为中子俘获反应，即(n,γ)反应，这就是中子活化分析利用的主要反应，此外(n,2n)、(n,p)、(n,a)和(n,f)等反应也可用于中子活化分析。
中子辐照试样所产生的放射性活度取决于下列因素：①试样中该元素含量的多少，严格地讲，是产生核反应元素的某一同位素含量的多少；②辐照中子的注量；③待测元素或其某一同位素对中子的活化截面；④辐照时间等。（见活化分析）
特点
NAA法特别适合考古学中的元素分析。它与其他元素分析法相比较，有许多优点：
其一，灵敏度高，准确度、精确度高。NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-10-12g，其精度一般在±5%。
其二，多元素分析，它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。
第三，样量少，属于非破坏性分析，不易沾污和不受试剂空白的影响。还有仪器结构简单，操作方便，分析速度快。它适合同类文物标本的快速批量自动分析，其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也无法测量。此外，探测仪器也较昂贵。
中子活化分析亦存在一些缺点如下：
1、一般情况下，只能给出元素的含量，不能测定元素的化学形态及其结构。
2、灵敏度因元素而异，且变化很大。例如，中子活化分析对铅的灵敏度很差而对锰、金等元素的灵敏度很高，可相差达10个数量级。
3、由于核衰变及其计数的统计性，致使中子活化分析法存在的独特的分析误差。误差的减少与样品量的增加不成线性关系。
发展趋势
①从单纯的元素分析扩展到化学状态的测定:随着中子活化分析应用领域的扩大,不仅需要测定样品中元素的含量，而且还要求深入研究元素的分布和状态。例如,在环境科学研究中分析水中痕量元素时,增加超过滤法前处理，将水样分解成低分子量组分、胶体、假胶体和颗粒物，再用中子活化法分别测定处于不同状态的元素含量。
②瞬发分析的应用：常规中子活化分析无法利用核反应截面高而生成稳定核素的核反应，例如113Cd(n,γ)114Cd(反应截面为2×104靶)；而瞬发γ射线中子活化分析却能够克服这一困难。应用瞬发法可以测定河流沉积物中的硅、硫、铜、镉和汞等元素，这些都是常规中子活化分析很难测定的元素。
③计算机的广泛应用:70年代以来，中子活化分析的样品日趋复杂,例如，环境科学中的大气颗粒物，生命科学中的生物组织，地球化学中的陨石，考古学中的陶、瓷器等，都要求同时提供数百个样品中的几十种元素的含量。计算机与自动活化分析装置配合使用，可以控制照射时间、冷却时间、计数时间，控制样品的输运、分析操作以及数据处理等。
应用
data/attachment/portal/201111/06/143740jctz2cvt5lcjujeh.gif中子活化分析
中子活化分析在考古学中主要用来测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样品中的微量元素和痕量元素，进行统计分析，寻找共同性和差异性，从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。不同地区的陶瓷土的元素组成差异，特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。以我国古瓷研究为例，古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但在瓷器中长期保存，因而成为各类瓷器的分辨特征。经中子活化分析不仅确定了古瓷中微量元素的古瓷窑窑系，分析了各处古窑的瓷土来源，瓷釉中元素含量的分布说明了原料配方上的差别。更重要的是利用中子活化分析的测量数据建立了各窑系、各瓷类的微量元素特征谱系，瓷类特征谱系因配料不同而形成，其中所含的元素和含量有明显差别，如浙江龙泉窑青瓷釉的宋代和明代特征迥异。
外国学者用中子活化分析技术已积累了许多资料。通过对古陶瓷的大量数据积累从中选出地域性特征微量、痕量元素及其含量，用现代陶器、源粘土进行对比，进一步推断古陶瓷的制作年代和烧制地点。我国也用此法进行研究。