Neutronenaktivierungsanalyse (NAA)

Die NAA ist eine seit Jahrzehnten etablierte, ausgereifte und sehr robuste Methode zur Messung von
Element-Konzentrationen. Sie erreicht für einige Elemente extrem niedrige Nachweisgrenzen.

Die NAA, wie wir sie betreiben (ohne PromptGammaNAA), erfolgt in zwei Schritten:

    - Aktivierung der Proben mit Neutronen im Reaktor:
      Am neuen Garchinger Forschungsreaktor FRM2 gibt es Bestrahlungseinrichtungen
      mit für die NAA idealen fast rein thermischen Neutronenspektren und zugleich hohen Flussdichten.

    - Messung der radioaktiven Aktivierungsprodukte mittels Gammaspektrometrie im Labor:
      Wir betreiben Gammaspektrometer innerhalb und außerhalb des Reaktorgeländes.
      So können wir ohne unnötige Verzögerung die kurzlebigen Aktivierungsprodukte erfassen
      und uns später in Ruhe der Messung der langlebigen Aktivierungsprodukte in den abgeklungenen
      Proben widmen.


Messbarkeit der Elemente

1
H
2
He
3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
55
Cs
56
Ba

*
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
87
Fr
88
Ra

**

*
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu

**
89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U

nicht
schlecht bis mäßig
gut
sehr gut (Beispiel: Nachweisgrenze für Au = 10-14g)
keine stabile oder langlebige natürliche Isotope



Besonders günstige Matrices

Die häufigen Elemente H, C, N, O, F, P, S, Mg, Al, Si, Ca sind alle quasi transparent für Neutronen.
Ihre radioaktiven Aktivierungsprodukte
    - entstehen bei der Bestrahlung nur mit relativ niedrigen Zerfallsraten je Gramm   und/oder
    - emittieren keine oder nur wenig Gammastrahlung je Zerfall   und/oder
    - sind schon bald nach der Bestrahlung zerfallen.
Deshalb lassen sich in Materialien aus diesen Elementen Spuren anderer Elemente besonders gut nachweisen.

Die Aktikivierungsprodukte von Na (Na-24, T1/2 = 15 h) und K (K-42, T1/2 = 12 h), die bei vielen Probenmaterialien wenige
Stunden nach der Bestrahlung bei weitem am meisten zur gesamten Gammastrahlung beitragen, sind immerhin bis zur
Messung der langlebigen Aktivierungsprodukte zerfallen.



  Vor- und Nachteile der NAA  (abhängig von der Anwendung)

       - Vorteile
            - Niedrige Nachweisgrenzen für etwa 60 Elemente
            - Simultane Bestimmung von über 30 Elementen
            - Gleichmäßige Erfassung der ganzen Probe wegen der Durchdringungsfähigkeit der Neutronen
               und der emittierten Gammastrahlung
            - Zerstörungsfrei, abgesehen von Strahlenschäden und der Restaktivität
            - Meistens keine Behandlung der Probe vor der Bestrahlung außer zurechtstutzen, trocknen und verpacken.
               Eventuell notwendige Prozeduren wie Reinigung der Oberfläche, Aufschluss und Trennungen
               erfolgen NACH der Bestrahlung
                => keine Kontaminationen oder Verluste

       - Nachteile
            - Abhängig von Reaktorlaufzeiten
            - Dauer
            - Ortsauflösung nur durch Zerlegen der Probe (schneiden, äzen) nach der Bestrahlung


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