中子辐照下的核反应与γ谱分析：基本概念与原理

中子活化分析是一种由中子将试样活化，对其衰减特性进行测量，以分析各种基体样品中多种痕量元素及常量元素含量的无损核分析方法。

通常，物质由原子组成，每个原子有一核和轨道电子，而核包含质子和中子。简单的氢只有一个质子，是一例外。名词核素则用来标志带某些特定数目质子、中子和含能量的原子。

某些核素是稳定的，另一些则是不稳定的，所有原子序数大于83的元素的核素都是不稳定的，而所有原子序数小于84的元素至少有一个稳定的核素，锝（⁴³TC，原子序数为43）和钷（⁶¹Pm，原子序数为61）除外。不稳定核素将自发地承受原子核内的反应（衰变）发射粒子及/或能量而改变其成分（质子或中子数目及/或内部能量），其产物是一新的核素。稳定核素被中子通量辐照，每个核可俘获一中子而产生可能有放射性的新核素，不同的核素俘获的概率不同，而辐照中子的速度（能量）也可有相当大的不同，某些俘获反应当辐照中子有热中子范围（约0.025eV）的能量就出现，而另一些俘获反应则需非常高能量的中子（约14MeV）。(www.xing528.com)

基于以上叙述，在中子辐照下，样品所含各种元素的稳定核素可以以特定的概率俘获中子发生核反应。核反应的产物大多具有放射性，以一定的半衰期蜕变并辐射出一条或多条特定能量的γ射线。用γ谱仪对辐照后的样品进行分析测量，可获得用计数能量关系表达的能谱，即γ谱。通过分析计算可获得样品所含多种元素的定量信息。例如，γ谱中的某位置处（相当于某特定的能量）的γ峰表明样品中含有与此特定能量γ射线相应的元素，从γ峰的面积可确定相应元素的原子核数，进而确定该元素在样品中的含量。