न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण: Difference between revisions
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[[न्यूट्रॉन]] सक्रियण विश्लेषण (एनएनए) कई पदार्थों में [[रासायनिक तत्व]] की सांद्रता निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली [[परमाणु प्रतिक्रिया]] प्रक्रिया है। एनएए तत्वों के असतत नमूने (आँकड़े) की अनुमति देता है क्योंकि यह नमूने के रासायनिक रूप से उदासीन होता है, और केवल परमाणु नाभिक पर केंद्रित होता है। यह प्रणाली न्यूट्रॉन सक्रियण पर आधारित है और इस प्रकार न्यूट्रॉन के स्रोत की आवश्यकता होती है। नमूना के ऊपर न्युट्रानों की वर्षा की जा रही है, जिससे इसके घटक तत्व रेडियोधर्मी समस्थानिक बनाते हैं। प्रत्येक तत्व के लिए [[विकिरण]] और रेडियोधर्मी क्षय पथों का लंबे समय से अध्ययन और निर्धारण किया गया है। इस जानकारी का उपयोग करके, रेडियोधर्मी नमूने के उत्सर्जन के स्पेक्ट्रम का अध्ययन करना और इसके भीतर विभिन्न तत्वों की सांद्रता का निर्धारण करना संभव है। इस तकनीक का विशेष लाभ यह है कि यह नमूने को नष्ट नहीं करती है, और इस प्रकार कला और ऐतिहासिक कलाकृतियों के कार्यों के विश्लेषण के लिए इसका उपयोग किया जाता है। एनएनए का उपयोग किसी रेडियोधर्मी नमूने की रेडियोधर्मी क्षय दरों को निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है। | |||
यदि एनएए सीधे विकिरणित नमूनों पर किया जाता है तो इसे साधक न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (आईएनएए) कहा जाता है। कुछ कथनों में, हस्तक्षेप करने वाली वस्तुओं को हटाने या रुचि के विकिरण समस्थानिक को केंद्रित करने के लिए विकिरणित नमूनों को अलग करने की प्रक्रिया के अधीन किया जाता है; इस तकनीक को विकिरण रसायन न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (आरएनएए) के रूप में जाना जाता है। | यदि एनएए सीधे विकिरणित नमूनों पर किया जाता है तो इसे साधक '''न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण''' ('''आईएनएए''') कहा जाता है। कुछ कथनों में, हस्तक्षेप करने वाली वस्तुओं को हटाने या रुचि के विकिरण समस्थानिक को केंद्रित करने के लिए विकिरणित नमूनों को अलग करने की प्रक्रिया के अधीन किया जाता है; इस तकनीक को '''विकिरण रसायन न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण''' ('''आरएनएए''') के रूप में जाना जाता है। | ||
एनएए बिना या न्यूनतम समय के ठोस, तरल पदार्थ, निलंबन, घोल और गैसों पर अविनाशकारी विश्लेषण कर सकता है। घटित न्यूट्रॉन और परिणामी गामा किरणों की अंतर्वेधी प्रकृति के कारण, तकनीक वास्तविक अत्यधिक विश्लेषण प्रदान करती है। चूंकि अलग-अलग विकिरण समस्थानिक का अर्ध जीवन चक्र अलग-अलग होता है, हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए हस्तक्षेप करने वाली प्रजातियों को क्षय करने की अनुमति देने के लिए गिनती में देरी हो सकती है। आईसीपी-एइएस और पीक्से की प्रारम्भ तक, एनएनए [[भाग प्रति अंकन]] परास में न्यूनतम पता लगाने की सीमा के साथ बहु-तत्व विश्लेषण करने के लिए मानक विश्लेषणात्मक पद्धति थी।<ref name="pollard" /> एनएनए की सही सिमा 5% के क्षेत्र में है, और सापेक्ष सही सिमा और अधिकांशतः 0.1% से सही होती है।<ref name="pollard" /> एनएनए के उपयोग में दो उल्लेखनीय कमियाँ हैं; भले ही तकनीक अनिवार्य रूप से अविनाशकारी है, प्रारंभिक विश्लेषण के बाद कई वर्षों तक विकिरणित नमूना रेडियोधर्मी रहेगा, जिसके लिए निम्न-स्तर से मध्यम-स्तर की रेडियोधर्मी पदार्थ के लिए और निष्कासन प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है; साथ ही, उपयुक्त सक्रियता वाले परमाणु रिएक्टरों की संख्या घट रही है; विकिरण सुविधाओं की कमी के कारण, तकनीक की लोकप्रियता में कमी आई है और यह अत्यधिक महंगी हो गई है। | एनएए बिना या न्यूनतम समय के ठोस, तरल पदार्थ, निलंबन, घोल और गैसों पर अविनाशकारी विश्लेषण कर सकता है। घटित न्यूट्रॉन और परिणामी गामा किरणों की अंतर्वेधी प्रकृति के कारण, तकनीक वास्तविक अत्यधिक विश्लेषण प्रदान करती है। चूंकि अलग-अलग विकिरण समस्थानिक का अर्ध जीवन चक्र अलग-अलग होता है, हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए हस्तक्षेप करने वाली प्रजातियों को क्षय करने की अनुमति देने के लिए गिनती में देरी हो सकती है। आईसीपी-एइएस और पीक्से की प्रारम्भ तक, एनएनए [[भाग प्रति अंकन]] परास में न्यूनतम पता लगाने की सीमा के साथ बहु-तत्व विश्लेषण करने के लिए मानक विश्लेषणात्मक पद्धति थी।<ref name="pollard" /> एनएनए की सही सिमा 5% के क्षेत्र में है, और सापेक्ष सही सिमा और अधिकांशतः 0.1% से सही होती है।<ref name="pollard" /> एनएनए के उपयोग में दो उल्लेखनीय कमियाँ हैं; भले ही तकनीक अनिवार्य रूप से अविनाशकारी है, प्रारंभिक विश्लेषण के बाद कई वर्षों तक विकिरणित नमूना रेडियोधर्मी रहेगा, जिसके लिए निम्न-स्तर से मध्यम-स्तर की रेडियोधर्मी पदार्थ के लिए और निष्कासन प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है; साथ ही, उपयुक्त सक्रियता वाले परमाणु रिएक्टरों की संख्या घट रही है; विकिरण सुविधाओं की कमी के कारण, तकनीक की लोकप्रियता में कमी आई है और यह अत्यधिक महंगी हो गई है। | ||
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[[न्यूट्रॉन]] सक्रियण विश्लेषण संवेदनशील बहु-रासायनिक तत्व विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग गुणात्मक डेटा और प्रमुख, निम्न, संकेत और दुर्लभ तत्वों के [[संख्यात्मक डेटा]] विश्लेषण दोनों के लिए किया जाता है। एनएए की खोज 1936 में [[जॉर्ज डे हेवेसी]] और लेवी ने की थी, जिन्होंने पाया कि कुछ [[दुर्लभ-पृथ्वी तत्व]] वाले नमूने न्यूट्रॉन के स्रोत के संपर्क में आने के बाद अत्यधिक [[रेडियोधर्मी]] हो गए हैं।<ref name="missouri1">[https://archaeometry.missouri.edu/naa_technical.html Overview of NAA<!-- Bot generated title -->]</ref> इस निरिक्षण से तत्वों की पहचान के लिए प्रेरित रेडियोधर्मिता का उपयोग होता है। एनएए अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणात्मक तकनीकों से बहुत अलग है क्योंकि यह विद्युत् संक्रमणों पर नहीं बल्कि परमाणु संक्रमणों पर आधारित है। एनएए विश्लेषण करने के लिए, नमूने को उपयुक्त विकिरण सुविधा में रखा गया है और न्यूट्रॉन के साथ वर्षा की गई है। यह उपस्थित तत्वों के कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाता है। विकिरण के बाद, कणों के उत्सर्जन के साथ कृत्रिम [[रेडियोन्यूक्लाइड]] क्षय या, अत्यधिक महत्वपूर्ण रूप से [[गामा किरण|गामा किरणें]], जो उस तत्व की विशेषता हैं जिससे वे उत्सर्जित हुए थे। | [[न्यूट्रॉन]] सक्रियण विश्लेषण संवेदनशील बहु-रासायनिक तत्व विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग गुणात्मक डेटा और प्रमुख, निम्न, संकेत और दुर्लभ तत्वों के [[संख्यात्मक डेटा]] विश्लेषण दोनों के लिए किया जाता है। एनएए की खोज 1936 में [[जॉर्ज डे हेवेसी]] और लेवी ने की थी, जिन्होंने पाया कि कुछ [[दुर्लभ-पृथ्वी तत्व]] वाले नमूने न्यूट्रॉन के स्रोत के संपर्क में आने के बाद अत्यधिक [[रेडियोधर्मी]] हो गए हैं।<ref name="missouri1">[https://archaeometry.missouri.edu/naa_technical.html Overview of NAA<!-- Bot generated title -->]</ref> इस निरिक्षण से तत्वों की पहचान के लिए प्रेरित रेडियोधर्मिता का उपयोग होता है। एनएए अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणात्मक तकनीकों से बहुत अलग है क्योंकि यह विद्युत् संक्रमणों पर नहीं बल्कि परमाणु संक्रमणों पर आधारित है। एनएए विश्लेषण करने के लिए, नमूने को उपयुक्त विकिरण सुविधा में रखा गया है और न्यूट्रॉन के साथ वर्षा की गई है। यह उपस्थित तत्वों के कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाता है। विकिरण के बाद, कणों के उत्सर्जन के साथ कृत्रिम [[रेडियोन्यूक्लाइड]] क्षय या, अत्यधिक महत्वपूर्ण रूप से [[गामा किरण|गामा किरणें]], जो उस तत्व की विशेषता हैं जिससे वे उत्सर्जित हुए थे। | ||
एनएनए प्रक्रिया के सफल होने के लिए, नमूना सावधानी से चुना जाना चाहिए। कई कथनों में नमूने की आवश्यकता के बिना छोटी वस्तुओं को विकिरणित और अक्षुण्ण विश्लेषित किया जा सकता है। परन्तु, अत्यधिक सामान्यतः, छोटा सा नमूना लिया जाता है, सामान्यतौर पर अस्पष्ट जगह में छिद्र करके किया जाता है। लगभग 50 मिली[[ग्राम]] (एक ग्राम का बीसवाँ हिस्सा) पर्याप्त नमूना है, इसलिए वस्तु को होने वाला क्षति कम से कम होता है।<ref>[http://www.thebritishmuseum.ac.uk/science/text/techniques/sr-tech-naa-t.html] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20050406230741/http://www.thebritishmuseum.ac.uk/science/text/techniques/sr-tech-naa-t.html |date=April 6, 2005 }}</ref> विभिन्न पदार्थों से बने दो अलग-अलग ड्रिल बिट्स का उपयोग करके दो नमूनों को निकालना अधिकांशतः अच्छा तैयारी होता है। यह ड्रिल बिट पदार्थ से ही नमूने के किसी भी सम्मिश्रण को उत्पन्न करता है। नमूना तब उच्च शुद्धता रैखिक [[POLYETHYLENE|पोलीएथिलीन]] या [[क्वार्ट्ज]] से बने वाहिका दीवार में बताया जाता है।<ref>{{Cite web |url=http://www.ne.ncsu.edu/NRP/naa.html |title=Neutron Activation Analysis, Nuclear Services, NRP<!-- Bot generated title --> |access-date=2006-04-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130411024207/http://www.ne.ncsu.edu/nrp/naa.html |archive-date=2013-04-11 |url-status=dead }}</ref> ये नमूना वाहिका दीवारों कई प्रकार के नमूनों को समायोजित करने के लिए कई आकारों में आती हैं। नमूना और मानक तब स्थिर, ज्ञात न्यूट्रॉन प्रवाह पर उपयुक्त रिएक्टर में बंद और विकिरणित होते हैं। सक्रियण के लिए उपयोग किया जाने वाला विशिष्ट रिएक्टर [[यूरेनियम]] [[परमाणु विखंडन]] का उपयोग करता है, जो उच्च न्यूट्रॉन प्रवाह और अधिकांश तत्वों के लिए उच्चतम उपलब्ध संवेदनशीलता प्रदान करता है। ऐसे रिएक्टर से न्यूट्रॉन का प्रवाह 10<sup>12</sup> न्यूट्रॉन cm<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> के क्रम में होता है | | एनएनए प्रक्रिया के सफल होने के लिए, नमूना सावधानी से चुना जाना चाहिए। कई कथनों में नमूने की आवश्यकता के बिना छोटी वस्तुओं को विकिरणित और अक्षुण्ण विश्लेषित किया जा सकता है। परन्तु, अत्यधिक सामान्यतः, छोटा सा नमूना लिया जाता है, सामान्यतौर पर अस्पष्ट जगह में छिद्र करके किया जाता है। लगभग 50 मिली[[ग्राम]] (एक ग्राम का बीसवाँ हिस्सा) पर्याप्त नमूना है, इसलिए वस्तु को होने वाला क्षति कम से कम होता है।<ref>[http://www.thebritishmuseum.ac.uk/science/text/techniques/sr-tech-naa-t.html] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20050406230741/http://www.thebritishmuseum.ac.uk/science/text/techniques/sr-tech-naa-t.html |date=April 6, 2005 }}</ref> विभिन्न पदार्थों से बने दो अलग-अलग ड्रिल बिट्स का उपयोग करके दो नमूनों को निकालना अधिकांशतः अच्छा तैयारी होता है। यह ड्रिल बिट पदार्थ से ही नमूने के किसी भी सम्मिश्रण को उत्पन्न करता है। नमूना तब उच्च शुद्धता रैखिक [[POLYETHYLENE|पोलीएथिलीन]] या [[क्वार्ट्ज]] से बने वाहिका दीवार में बताया जाता है।<ref>{{Cite web |url=http://www.ne.ncsu.edu/NRP/naa.html |title=Neutron Activation Analysis, Nuclear Services, NRP<!-- Bot generated title --> |access-date=2006-04-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130411024207/http://www.ne.ncsu.edu/nrp/naa.html |archive-date=2013-04-11 |url-status=dead }}</ref> ये नमूना वाहिका दीवारों कई प्रकार के नमूनों को समायोजित करने के लिए कई आकारों में आती हैं। नमूना और मानक तब स्थिर, ज्ञात न्यूट्रॉन प्रवाह पर उपयुक्त रिएक्टर में बंद और विकिरणित होते हैं। सक्रियण के लिए उपयोग किया जाने वाला विशिष्ट रिएक्टर [[यूरेनियम]] [[परमाणु विखंडन]] का उपयोग करता है, जो उच्च न्यूट्रॉन प्रवाह और अधिकांश तत्वों के लिए उच्चतम उपलब्ध संवेदनशीलता प्रदान करता है। ऐसे रिएक्टर से न्यूट्रॉन का प्रवाह 10<sup>12</sup> न्यूट्रॉन cm<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> के क्रम में होता है |<sup><sup><ref name="pollard">Pollard, A. M., Heron, C., 1996, ''Archaeological Chemistry''. Cambridge, Royal Society of Chemistry.</ref> | ||
उत्पन्न न्यूट्रॉन के प्रकार अपेक्षाकृत कम गतिज ऊर्जा (केइ) के होते हैं, सामान्यतौर पर इलेक्ट्रानवाल्ट से कम होता है। इन न्यूट्रानों को तापीय न्यूट्रॉन कहते हैं। विकिरण पर उष्मीय न्यूट्रॉन अप्रत्यास्थ टक्कर के माध्यम से नाभिक के साथ संपर्क करता है, जिससे न्यूट्रॉन ग्रहित होता है। यह टक्कर मिश्रित नाभिक बनती है जो उत्तेजित अवस्था में होता है। | |||
यौगिक नाभिक के भीतर उत्तेजन ऊर्जा लक्ष्य नाभिक के साथ उष्मीय न्यूट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से बनती हैयह उत्तेजित स्थिति प्रतिकूल है और यौगिक नाभिक त्वरित कण एक या एक से अत्यधिक विशिष्ट शीघ्र गमा फोटॉन के माध्यम से लगभग शीघ्र ही व्युतेजित (रूपांतरित) को अत्यधिक स्थिर विन्यास में बदल देता है। | |||
अधिकांशतः कथनों में, यह अत्यधिक स्थिर विन्यास रेडियोधर्मी नाभिक उत्पन्न करता है। नवनिर्मित रेडियोधर्मी नाभिक अब दोनों कणों के उत्सर्जन और एक या एक से अत्यधिक विशिष्ट विलंबित गामा फोटॉन द्वारा क्षय होता है। यह क्षय प्रक्रिया प्रारंभिक वयुत्तेजन की तुलना में बहुत धीमी गति से होती है और रेडियोधर्मी नाभिक के अद्वितीय अर्ध जीवन पर निर्भर होती है। ये अद्वितीय अर्ध जीवन विशेष रेडियोधर्मी प्रजातियों पर निर्भर है और एक सेकेंड के अंश से लेकर कई वर्षों तक हो सकते हैं। एक बार विकिरणित होने के बाद नमूने को विशिष्ट क्षय अवधि के लिए छोड़ दिया जाता है। फिर संसूचक में रखा जाता है, जो या तो उत्सर्जित कणों, या अत्यधिक सामान्यतः उत्सर्जित गामा किरणों के अनुसार परमाणु क्षय को मापा जाता है। <sup><ref name="pollard" /> | |||
== रूपांतर == | == रूपांतर == | ||
एनएनए कई प्रायोगिक मापदंडों के अनुसार भिन्न हो सकता है। विकिरण के लिए उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर होगा। उपरोक्त विवरण धीमे न्यूट्रॉन द्वारा सक्रियण का है, धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर के भीतर पूरी तरह से संचालित होते हैं और KE <0.5 eV होते हैं। सक्रियण के लिए मध्यम केई न्यूट्रॉन का भी उपयोग किया जा सकता है, इन न्यूट्रॉन को केवल आंशिक रूप से मध्यम किया गया है और 0.5 eV से 0.5 MeV के केई हैं, और इन्हें अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन कहा जाता है। अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को अधिऊष्मीय एनएनए (इएनएए) के रूप में जाना जाता है। उच्च केइ न्यूट्रॉन का उपयोग कभी-कभी सक्रियण के लिए किया जाता है, ये न्यूट्रॉन अमध्यम होते हैं और इनमें प्राथमिक विखंडन न्यूट्रॉन होते हैं। उच्च केइ या तीव्र न्यूट्रॉन का KE > 0.5 MeV होता है। तीव्र न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को तीव्र एनएए (एफएनएए) कहा जाता है| अन्य प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर यह है कि क्या परमाणु क्षय उत्पाद (गामा किरणें या कण) न्यूट्रॉन विकिरण (त्वरित गामा न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण) के दौरान मापा जाता है, या विकिरण के कुछ समय बाद (विलंबित गामा, डीजीएनएए)। पीजीएनएए सामान्यतौर पर बीम स्थान के माध्यम से परमाणु रिएक्टर से टैप किए गए न्यूट्रॉन प्रवाह का उपयोग करके किया जाता है। बीम स्थान से न्यूट्रॉन प्रवाह 10 के क्रम में हैं|प्रतिघातक के भीतर 6 गुना कमजोर होता है। काम प्रवाह के कारण संवेदनशीलता में कमी को कम करने वाले नमूने के बहुत निकट संसूचक को रखकर इसकी कुछ सिमा तक पूर्ण किया जाता है। पीजीएनएए सामान्यतौर पर अत्यधिक उच्च न्यूट्रॉन संग्रहण न्यूट्रॉन अनुप्रस्थ काट होता है। अनुप्रस्थ काट वाले तत्वों पर क्रियान्वित होता है; डीजीएनएए द्वारा मापने के लिए बहुत तीव्रता से क्षय करने वाला तत्व; तत्व जो केवल स्थिर समस्थानिक उत्पन्न करते हैं; या कमजोर क्षय गमा किरण वाले तत्व होते हैं। पीजीएनएए की विशेषता कम विकिरण समय और कम क्षय समय है, अधिकांशतः सेकेंड और मिनट के क्रम में होता है। डीजीएनएए कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाने वाले अधिकांश तत्वों पर क्रियान्वित होता है। डीजी विश्लेषण अधिकांशतः दिनों, हफ़्तों या महीनों में किये जाते हैं। यह लम्बे अंतराल तक रहने वाले रेडियोन्यूक्लाटाइड्स के लिए संवेदनशील में सुधर करता है,क्योंकि यह अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाटाइड को क्षय करने का अनुमति देता है,हस्तक्षेप को प्रभावी प्रभाव से समाप्त करता है। डीजीएनएए लंबे विकिरण समय और लंबे समय की विशेषता को बताता है, अधिकांशतः घंटों,सप्ताहों या अत्यधिक समय के क्रम में बताता है। | एनएनए कई प्रायोगिक मापदंडों के अनुसार भिन्न हो सकता है। विकिरण के लिए उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर होगा। उपरोक्त विवरण धीमे न्यूट्रॉन द्वारा सक्रियण का है, धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर के भीतर पूरी तरह से संचालित होते हैं और KE <0.5 eV होते हैं। सक्रियण के लिए मध्यम केई न्यूट्रॉन का भी उपयोग किया जा सकता है, इन न्यूट्रॉन को केवल आंशिक रूप से मध्यम किया गया है और 0.5 eV से 0.5 MeV के केई हैं, और इन्हें अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन कहा जाता है। अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को अधिऊष्मीय एनएनए (इएनएए) के रूप में जाना जाता है। उच्च केइ न्यूट्रॉन का उपयोग कभी-कभी सक्रियण के लिए किया जाता है, ये न्यूट्रॉन अमध्यम होते हैं और इनमें प्राथमिक विखंडन न्यूट्रॉन होते हैं। उच्च केइ या तीव्र न्यूट्रॉन का KE > 0.5 MeV होता है। तीव्र न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को तीव्र एनएए (एफएनएए) कहा जाता है| अन्य प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर यह है कि क्या परमाणु क्षय उत्पाद (गामा किरणें या कण) न्यूट्रॉन विकिरण (त्वरित गामा न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण) के दौरान मापा जाता है, या विकिरण के कुछ समय बाद (विलंबित गामा, डीजीएनएए)। पीजीएनएए सामान्यतौर पर बीम स्थान के माध्यम से परमाणु रिएक्टर से टैप किए गए न्यूट्रॉन प्रवाह का उपयोग करके किया जाता है। बीम स्थान से न्यूट्रॉन प्रवाह 10 के क्रम में हैं|प्रतिघातक के भीतर 6 गुना कमजोर होता है। काम प्रवाह के कारण संवेदनशीलता में कमी को कम करने वाले नमूने के बहुत निकट संसूचक को रखकर इसकी कुछ सिमा तक पूर्ण किया जाता है। पीजीएनएए सामान्यतौर पर अत्यधिक उच्च न्यूट्रॉन संग्रहण न्यूट्रॉन अनुप्रस्थ काट होता है। अनुप्रस्थ काट वाले तत्वों पर क्रियान्वित होता है; डीजीएनएए द्वारा मापने के लिए बहुत तीव्रता से क्षय करने वाला तत्व; तत्व जो केवल स्थिर समस्थानिक उत्पन्न करते हैं; या कमजोर क्षय गमा किरण वाले तत्व होते हैं। पीजीएनएए की विशेषता कम विकिरण समय और कम क्षय समय है, अधिकांशतः सेकेंड और मिनट के क्रम में होता है। डीजीएनएए कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाने वाले अधिकांश तत्वों पर क्रियान्वित होता है। डीजी विश्लेषण अधिकांशतः दिनों, हफ़्तों या महीनों में किये जाते हैं। यह लम्बे अंतराल तक रहने वाले रेडियोन्यूक्लाटाइड्स के लिए संवेदनशील में सुधर करता है,क्योंकि यह अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाटाइड को क्षय करने का अनुमति देता है,हस्तक्षेप को प्रभावी प्रभाव से समाप्त करता है। डीजीएनएए लंबे विकिरण समय और लंबे समय की विशेषता को बताता है, अधिकांशतः घंटों,सप्ताहों या अत्यधिक समय के क्रम में बताता है। | ||
[[File:Neutronactivationscheme.png|center|thumb| | [[File:Neutronactivationscheme.png|center|thumb|287x287px|कोबाल्ट न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित होने पर होने वाली परमाणु प्रक्रियाएं]] | ||
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=== गैस विसर्जन नलिका === | === गैस विसर्जन नलिका === | ||
इनका उपयोग न्यूट्रॉन की स्पंदन बनाने के लिए किया जा सकता है, इनका उपयोग कुछ सक्रियण कार्य के लिए किया गया है जहां लक्ष्य समस्थानिक का क्षय बहुत तेजी से होता है। उदाहरण के लिए तेल के कुओं मेंयह देखने को मिलता है।<ref>[http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=neutron+generator Search Results – Schlumberger Oilfield Glossary<!-- Bot generated title -->]</ref> | इनका उपयोग न्यूट्रॉन की स्पंदन बनाने के लिए किया जा सकता है, इनका उपयोग कुछ सक्रियण कार्य के लिए किया गया है जहां लक्ष्य समस्थानिक का क्षय बहुत तेजी से होता है। उदाहरण के लिए तेल के कुओं मेंयह देखने को मिलता है।<ref>[http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=neutron+generator Search Results – Schlumberger Oilfield Glossary<!-- Bot generated title -->]</ref> | ||
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[[File:NeutronActivationAnalysis-ATF-WashingtonDC-1966-DrDennisBogdan.jpg|thumb|right|200px|वाशिंगटन, डीसी में एटीएफ फोरेंसिक प्रयोगशाला विश्लेषक के साथ न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण के लिए गामा-रे सिंटिलेशन डिटेक्टर (1966)]]एनएए में उपयोग किए जाने वाले कई प्रकार के संसूचक और विन्यास हैं। अधिकांश उत्सर्जित गामा किरण का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एनएए में पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के गामा संसूचक [[आनुपातिक काउंटर|आनुपातिक मुख्य]] प्रकार, दीप्त प्रकारप्रकार और अर्धचालक हैं। इनमें से दीप्त और [[अर्धचालक]] प्रकार सबसे व्यापक रूप से कार्यरत हैं। उपयोग किए गए दो संसूचक विन्यास हैं, वे पीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले योजनात्मक संसूचक और डीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले पूर्ण संसूचक हैं। दो संसूचक में एक समतल, बड़ा संग्रह सतह क्षेत्र होता है और इसे नमूने के निकट रखा जा सकता है। पूर्ण संसूचक बड़े संग्रह सतह क्षेत्र के साथ नमूने को 'घेरता' है। | [[File:NeutronActivationAnalysis-ATF-WashingtonDC-1966-DrDennisBogdan.jpg|thumb|right|200px|वाशिंगटन, डीसी में एटीएफ फोरेंसिक प्रयोगशाला विश्लेषक के साथ न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण के लिए गामा-रे सिंटिलेशन डिटेक्टर (1966)]]एनएए में उपयोग किए जाने वाले कई प्रकार के संसूचक और विन्यास हैं। अधिकांश उत्सर्जित गामा किरण का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एनएए में पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के गामा संसूचक [[आनुपातिक काउंटर|आनुपातिक मुख्य]] प्रकार, दीप्त प्रकारप्रकार और अर्धचालक हैं। इनमें से दीप्त और [[अर्धचालक]] प्रकार सबसे व्यापक रूप से कार्यरत हैं। उपयोग किए गए दो संसूचक विन्यास हैं, वे पीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले योजनात्मक संसूचक और डीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले पूर्ण संसूचक हैं। दो संसूचक में एक समतल, बड़ा संग्रह सतह क्षेत्र होता है और इसे नमूने के निकट रखा जा सकता है। पूर्ण संसूचक बड़े संग्रह सतह क्षेत्र के साथ नमूने को 'घेरता' है। | ||
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|+ निम्न गामा किरणों का उपयोग करके आईएनएए को पहचानने की सिमा (माना कि 1x10<sup>13</sup> n cm<sup>−2</sup> s<sup>-1</sup> रिएक्टर न्यूट्रॉन में प्रवाहित होने वाला अविकिरण है )<ref name="missouri1"/> | |+ निम्न गामा किरणों का उपयोग करके आईएनएए को पहचानने की सिमा (माना कि 1x10<sup>13</sup> n cm<sup>−2</sup> s<sup>-1</sup> रिएक्टर न्यूट्रॉन में प्रवाहित होने वाला अविकिरण है)<ref name="missouri1"/> | ||
! संवेदनशील (पिकोग्राम) !! तत्व | ! संवेदनशील (पिकोग्राम) !! तत्व | ||
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न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण पुरातत्व, [[मृदा विज्ञान]], भूविज्ञान, वैज्ञानिक जाँच और अर्धचालक [[सेमीकंडक्टर उद्योग|उद्योग]] के क्षेत्रों सहित कई तरह के अनुप्रयोग हैं। वैज्ञानिक जाँच मुख्य प्रकार से, बाल विस्तृत वैज्ञानिक जाँच न्यूट्रॉन विश्लेषण के अधीन थे, यह निर्धारित करने के लिए कि क्या वे एक ही व्यक्ति से प्राप्त किए गए थे, पहली बार मिशिगन हत्याओं के परीक्षण में उपयोग किया गया था।<ref>{{cite book|last1=Keyes|first1=Edward|title=द मिशिगन मर्डर्स|date=1976|publisher=Reader's Digest Press|isbn=978-0-472-03446-8}}</ref> पुरातत्वविद उन तत्वों को निर्धारित करने के लिए एनएए का उपयोग करते हैं जिनमें कुछ कलाकृतियां सम्मिलित हैं। इस तकनीक का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह अविनाशकारी है और यह अपने रासायनिक हस्ताक्षर द्वारा किसी कलाकृति को उसके स्रोत से संबंधित कर सकती है। रासायनिक रचनाओं के बीच अंतर करने के लिए एनएए की क्षमता के साथ, विशेष रूप से ओब्सीडियन के लिए व्यापार मार्गों को निर्धारित करने में यह विधि बहुत सफल प्रमाणित हुई है। कृषि प्रक्रियाओं में, उर्वरकों और कीटनाशकों की आवाजाही सतह और उपसतह आंदोलन से प्रभावित होती है क्योंकि यह पानी की आपूर्ति में घुसपैठ करती है। उर्वरकों और कीटनाशकों के वितरण को पकड़ने करने के लिए, विभिन्न रूपों में ब्रोमाइड आयनों का उपयोग अनुरेखक के रूप में किया जाता है जो पानी के प्रवाह के साथ स्वतंत्र रूप से चलते हैं जबकि मिट्टी के साथ न्यूनतम संपर्क करते हैं। ब्रोमाइड को मापने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का उपयोग किया जाता है जिससे कि विश्लेषण के लिए निष्कर्षण आवश्यक न हो। दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों और अनुरेखण तत्वों के विश्लेषण के माध्यम से चट्टानों का निर्माण करने वाली प्रक्रियाओं की खोज में सहायता के लिए भूविज्ञान में एनएए का उपयोग किया जाता है। यह अयस्क जमा का पता लगाने और कुछ तत्वों को पता करने में भी सहायता करता है। अर्धचालक उद्योग में मानक बनाने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का भी उपयोग किया जाता है। अर्धचालकों को उच्च स्तर की शुद्धता की आवश्यकता होती है, संदूषण के साथ अर्धचालक की गुणवत्ता में काफी कमी आती है। एनएए का उपयोग अनुरेखण अशुद्धियों का पता लगाने और संदूषण मानकों को स्थापित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसमें सीमित नमूना संभालना और उच्च संवेदनशीलता सम्मिलित है। | न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण पुरातत्व, [[मृदा विज्ञान]], भूविज्ञान, वैज्ञानिक जाँच और अर्धचालक [[सेमीकंडक्टर उद्योग|उद्योग]] के क्षेत्रों सहित कई तरह के अनुप्रयोग हैं। वैज्ञानिक जाँच मुख्य प्रकार से, बाल विस्तृत वैज्ञानिक जाँच न्यूट्रॉन विश्लेषण के अधीन थे, यह निर्धारित करने के लिए कि क्या वे एक ही व्यक्ति से प्राप्त किए गए थे, पहली बार मिशिगन हत्याओं के परीक्षण में उपयोग किया गया था।<ref>{{cite book|last1=Keyes|first1=Edward|title=द मिशिगन मर्डर्स|date=1976|publisher=Reader's Digest Press|isbn=978-0-472-03446-8}}</ref> पुरातत्वविद उन तत्वों को निर्धारित करने के लिए एनएए का उपयोग करते हैं जिनमें कुछ कलाकृतियां सम्मिलित हैं। इस तकनीक का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह अविनाशकारी है और यह अपने रासायनिक हस्ताक्षर द्वारा किसी कलाकृति को उसके स्रोत से संबंधित कर सकती है। रासायनिक रचनाओं के बीच अंतर करने के लिए एनएए की क्षमता के साथ, विशेष रूप से ओब्सीडियन के लिए व्यापार मार्गों को निर्धारित करने में यह विधि बहुत सफल प्रमाणित हुई है। कृषि प्रक्रियाओं में, उर्वरकों और कीटनाशकों की आवाजाही सतह और उपसतह आंदोलन से प्रभावित होती है क्योंकि यह पानी की आपूर्ति में घुसपैठ करती है। उर्वरकों और कीटनाशकों के वितरण को पकड़ने करने के लिए, विभिन्न रूपों में ब्रोमाइड आयनों का उपयोग अनुरेखक के रूप में किया जाता है जो पानी के प्रवाह के साथ स्वतंत्र रूप से चलते हैं जबकि मिट्टी के साथ न्यूनतम संपर्क करते हैं। ब्रोमाइड को मापने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का उपयोग किया जाता है जिससे कि विश्लेषण के लिए निष्कर्षण आवश्यक न हो। दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों और अनुरेखण तत्वों के विश्लेषण के माध्यम से चट्टानों का निर्माण करने वाली प्रक्रियाओं की खोज में सहायता के लिए भूविज्ञान में एनएए का उपयोग किया जाता है। यह अयस्क जमा का पता लगाने और कुछ तत्वों को पता करने में भी सहायता करता है। अर्धचालक उद्योग में मानक बनाने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का भी उपयोग किया जाता है। अर्धचालकों को उच्च स्तर की शुद्धता की आवश्यकता होती है, संदूषण के साथ अर्धचालक की गुणवत्ता में काफी कमी आती है। एनएए का उपयोग अनुरेखण अशुद्धियों का पता लगाने और संदूषण मानकों को स्थापित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसमें सीमित नमूना संभालना और उच्च संवेदनशीलता सम्मिलित है।<ref>[http://archaeometry.missouri.edu/naa_applications.html Applications of NAA<!-- Bot generated title -->]</ref> | ||
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* ओक रिज नेशनल लैब्स में [[उच्च प्रवाह आइसोटोप रिएक्टर|उच्च प्रवाह समस्थानिक रिएक्टर]] (एचएफआईआर) में एनएए क्षमताएं हैं। | * ओक रिज नेशनल लैब्स में [[उच्च प्रवाह आइसोटोप रिएक्टर|उच्च प्रवाह समस्थानिक रिएक्टर]] (एचएफआईआर) में एनएए क्षमताएं हैं। | ||
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Revision as of 15:35, 10 April 2023
| Science with neutrons |
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| Neutron scattering |
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| Neutron facilities |
न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (एनएनए) कई पदार्थों में रासायनिक तत्व की सांद्रता निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली परमाणु प्रतिक्रिया प्रक्रिया है। एनएए तत्वों के असतत नमूने (आँकड़े) की अनुमति देता है क्योंकि यह नमूने के रासायनिक रूप से उदासीन होता है, और केवल परमाणु नाभिक पर केंद्रित होता है। यह प्रणाली न्यूट्रॉन सक्रियण पर आधारित है और इस प्रकार न्यूट्रॉन के स्रोत की आवश्यकता होती है। नमूना के ऊपर न्युट्रानों की वर्षा की जा रही है, जिससे इसके घटक तत्व रेडियोधर्मी समस्थानिक बनाते हैं। प्रत्येक तत्व के लिए विकिरण और रेडियोधर्मी क्षय पथों का लंबे समय से अध्ययन और निर्धारण किया गया है। इस जानकारी का उपयोग करके, रेडियोधर्मी नमूने के उत्सर्जन के स्पेक्ट्रम का अध्ययन करना और इसके भीतर विभिन्न तत्वों की सांद्रता का निर्धारण करना संभव है। इस तकनीक का विशेष लाभ यह है कि यह नमूने को नष्ट नहीं करती है, और इस प्रकार कला और ऐतिहासिक कलाकृतियों के कार्यों के विश्लेषण के लिए इसका उपयोग किया जाता है। एनएनए का उपयोग किसी रेडियोधर्मी नमूने की रेडियोधर्मी क्षय दरों को निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है।
यदि एनएए सीधे विकिरणित नमूनों पर किया जाता है तो इसे साधक न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (आईएनएए) कहा जाता है। कुछ कथनों में, हस्तक्षेप करने वाली वस्तुओं को हटाने या रुचि के विकिरण समस्थानिक को केंद्रित करने के लिए विकिरणित नमूनों को अलग करने की प्रक्रिया के अधीन किया जाता है; इस तकनीक को विकिरण रसायन न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (आरएनएए) के रूप में जाना जाता है।
एनएए बिना या न्यूनतम समय के ठोस, तरल पदार्थ, निलंबन, घोल और गैसों पर अविनाशकारी विश्लेषण कर सकता है। घटित न्यूट्रॉन और परिणामी गामा किरणों की अंतर्वेधी प्रकृति के कारण, तकनीक वास्तविक अत्यधिक विश्लेषण प्रदान करती है। चूंकि अलग-अलग विकिरण समस्थानिक का अर्ध जीवन चक्र अलग-अलग होता है, हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए हस्तक्षेप करने वाली प्रजातियों को क्षय करने की अनुमति देने के लिए गिनती में देरी हो सकती है। आईसीपी-एइएस और पीक्से की प्रारम्भ तक, एनएनए भाग प्रति अंकन परास में न्यूनतम पता लगाने की सीमा के साथ बहु-तत्व विश्लेषण करने के लिए मानक विश्लेषणात्मक पद्धति थी।[1] एनएनए की सही सिमा 5% के क्षेत्र में है, और सापेक्ष सही सिमा और अधिकांशतः 0.1% से सही होती है।[1] एनएनए के उपयोग में दो उल्लेखनीय कमियाँ हैं; भले ही तकनीक अनिवार्य रूप से अविनाशकारी है, प्रारंभिक विश्लेषण के बाद कई वर्षों तक विकिरणित नमूना रेडियोधर्मी रहेगा, जिसके लिए निम्न-स्तर से मध्यम-स्तर की रेडियोधर्मी पदार्थ के लिए और निष्कासन प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है; साथ ही, उपयुक्त सक्रियता वाले परमाणु रिएक्टरों की संख्या घट रही है; विकिरण सुविधाओं की कमी के कारण, तकनीक की लोकप्रियता में कमी आई है और यह अत्यधिक महंगी हो गई है।
निरिक्षण
न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण संवेदनशील बहु-रासायनिक तत्व विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग गुणात्मक डेटा और प्रमुख, निम्न, संकेत और दुर्लभ तत्वों के संख्यात्मक डेटा विश्लेषण दोनों के लिए किया जाता है। एनएए की खोज 1936 में जॉर्ज डे हेवेसी और लेवी ने की थी, जिन्होंने पाया कि कुछ दुर्लभ-पृथ्वी तत्व वाले नमूने न्यूट्रॉन के स्रोत के संपर्क में आने के बाद अत्यधिक रेडियोधर्मी हो गए हैं।[2] इस निरिक्षण से तत्वों की पहचान के लिए प्रेरित रेडियोधर्मिता का उपयोग होता है। एनएए अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणात्मक तकनीकों से बहुत अलग है क्योंकि यह विद्युत् संक्रमणों पर नहीं बल्कि परमाणु संक्रमणों पर आधारित है। एनएए विश्लेषण करने के लिए, नमूने को उपयुक्त विकिरण सुविधा में रखा गया है और न्यूट्रॉन के साथ वर्षा की गई है। यह उपस्थित तत्वों के कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाता है। विकिरण के बाद, कणों के उत्सर्जन के साथ कृत्रिम रेडियोन्यूक्लाइड क्षय या, अत्यधिक महत्वपूर्ण रूप से गामा किरणें, जो उस तत्व की विशेषता हैं जिससे वे उत्सर्जित हुए थे।
एनएनए प्रक्रिया के सफल होने के लिए, नमूना सावधानी से चुना जाना चाहिए। कई कथनों में नमूने की आवश्यकता के बिना छोटी वस्तुओं को विकिरणित और अक्षुण्ण विश्लेषित किया जा सकता है। परन्तु, अत्यधिक सामान्यतः, छोटा सा नमूना लिया जाता है, सामान्यतौर पर अस्पष्ट जगह में छिद्र करके किया जाता है। लगभग 50 मिलीग्राम (एक ग्राम का बीसवाँ हिस्सा) पर्याप्त नमूना है, इसलिए वस्तु को होने वाला क्षति कम से कम होता है।[3] विभिन्न पदार्थों से बने दो अलग-अलग ड्रिल बिट्स का उपयोग करके दो नमूनों को निकालना अधिकांशतः अच्छा तैयारी होता है। यह ड्रिल बिट पदार्थ से ही नमूने के किसी भी सम्मिश्रण को उत्पन्न करता है। नमूना तब उच्च शुद्धता रैखिक पोलीएथिलीन या क्वार्ट्ज से बने वाहिका दीवार में बताया जाता है।[4] ये नमूना वाहिका दीवारों कई प्रकार के नमूनों को समायोजित करने के लिए कई आकारों में आती हैं। नमूना और मानक तब स्थिर, ज्ञात न्यूट्रॉन प्रवाह पर उपयुक्त रिएक्टर में बंद और विकिरणित होते हैं। सक्रियण के लिए उपयोग किया जाने वाला विशिष्ट रिएक्टर यूरेनियम परमाणु विखंडन का उपयोग करता है, जो उच्च न्यूट्रॉन प्रवाह और अधिकांश तत्वों के लिए उच्चतम उपलब्ध संवेदनशीलता प्रदान करता है। ऐसे रिएक्टर से न्यूट्रॉन का प्रवाह 1012 न्यूट्रॉन cm-2 s-1 के क्रम में होता है |[1]
उत्पन्न न्यूट्रॉन के प्रकार अपेक्षाकृत कम गतिज ऊर्जा (केइ) के होते हैं, सामान्यतौर पर इलेक्ट्रानवाल्ट से कम होता है। इन न्यूट्रानों को तापीय न्यूट्रॉन कहते हैं। विकिरण पर उष्मीय न्यूट्रॉन अप्रत्यास्थ टक्कर के माध्यम से नाभिक के साथ संपर्क करता है, जिससे न्यूट्रॉन ग्रहित होता है। यह टक्कर मिश्रित नाभिक बनती है जो उत्तेजित अवस्था में होता है।
यौगिक नाभिक के भीतर उत्तेजन ऊर्जा लक्ष्य नाभिक के साथ उष्मीय न्यूट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से बनती हैयह उत्तेजित स्थिति प्रतिकूल है और यौगिक नाभिक त्वरित कण एक या एक से अत्यधिक विशिष्ट शीघ्र गमा फोटॉन के माध्यम से लगभग शीघ्र ही व्युतेजित (रूपांतरित) को अत्यधिक स्थिर विन्यास में बदल देता है।
अधिकांशतः कथनों में, यह अत्यधिक स्थिर विन्यास रेडियोधर्मी नाभिक उत्पन्न करता है। नवनिर्मित रेडियोधर्मी नाभिक अब दोनों कणों के उत्सर्जन और एक या एक से अत्यधिक विशिष्ट विलंबित गामा फोटॉन द्वारा क्षय होता है। यह क्षय प्रक्रिया प्रारंभिक वयुत्तेजन की तुलना में बहुत धीमी गति से होती है और रेडियोधर्मी नाभिक के अद्वितीय अर्ध जीवन पर निर्भर होती है। ये अद्वितीय अर्ध जीवन विशेष रेडियोधर्मी प्रजातियों पर निर्भर है और एक सेकेंड के अंश से लेकर कई वर्षों तक हो सकते हैं। एक बार विकिरणित होने के बाद नमूने को विशिष्ट क्षय अवधि के लिए छोड़ दिया जाता है। फिर संसूचक में रखा जाता है, जो या तो उत्सर्जित कणों, या अत्यधिक सामान्यतः उत्सर्जित गामा किरणों के अनुसार परमाणु क्षय को मापा जाता है। [1]
रूपांतर
एनएनए कई प्रायोगिक मापदंडों के अनुसार भिन्न हो सकता है। विकिरण के लिए उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर होगा। उपरोक्त विवरण धीमे न्यूट्रॉन द्वारा सक्रियण का है, धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर के भीतर पूरी तरह से संचालित होते हैं और KE <0.5 eV होते हैं। सक्रियण के लिए मध्यम केई न्यूट्रॉन का भी उपयोग किया जा सकता है, इन न्यूट्रॉन को केवल आंशिक रूप से मध्यम किया गया है और 0.5 eV से 0.5 MeV के केई हैं, और इन्हें अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन कहा जाता है। अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को अधिऊष्मीय एनएनए (इएनएए) के रूप में जाना जाता है। उच्च केइ न्यूट्रॉन का उपयोग कभी-कभी सक्रियण के लिए किया जाता है, ये न्यूट्रॉन अमध्यम होते हैं और इनमें प्राथमिक विखंडन न्यूट्रॉन होते हैं। उच्च केइ या तीव्र न्यूट्रॉन का KE > 0.5 MeV होता है। तीव्र न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को तीव्र एनएए (एफएनएए) कहा जाता है| अन्य प्रमुख प्रायोगिक पैरामीटर यह है कि क्या परमाणु क्षय उत्पाद (गामा किरणें या कण) न्यूट्रॉन विकिरण (त्वरित गामा न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण) के दौरान मापा जाता है, या विकिरण के कुछ समय बाद (विलंबित गामा, डीजीएनएए)। पीजीएनएए सामान्यतौर पर बीम स्थान के माध्यम से परमाणु रिएक्टर से टैप किए गए न्यूट्रॉन प्रवाह का उपयोग करके किया जाता है। बीम स्थान से न्यूट्रॉन प्रवाह 10 के क्रम में हैं|प्रतिघातक के भीतर 6 गुना कमजोर होता है। काम प्रवाह के कारण संवेदनशीलता में कमी को कम करने वाले नमूने के बहुत निकट संसूचक को रखकर इसकी कुछ सिमा तक पूर्ण किया जाता है। पीजीएनएए सामान्यतौर पर अत्यधिक उच्च न्यूट्रॉन संग्रहण न्यूट्रॉन अनुप्रस्थ काट होता है। अनुप्रस्थ काट वाले तत्वों पर क्रियान्वित होता है; डीजीएनएए द्वारा मापने के लिए बहुत तीव्रता से क्षय करने वाला तत्व; तत्व जो केवल स्थिर समस्थानिक उत्पन्न करते हैं; या कमजोर क्षय गमा किरण वाले तत्व होते हैं। पीजीएनएए की विशेषता कम विकिरण समय और कम क्षय समय है, अधिकांशतः सेकेंड और मिनट के क्रम में होता है। डीजीएनएए कृत्रिम विकिरण समस्थानिक बनाने वाले अधिकांश तत्वों पर क्रियान्वित होता है। डीजी विश्लेषण अधिकांशतः दिनों, हफ़्तों या महीनों में किये जाते हैं। यह लम्बे अंतराल तक रहने वाले रेडियोन्यूक्लाटाइड्स के लिए संवेदनशील में सुधर करता है,क्योंकि यह अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाटाइड को क्षय करने का अनुमति देता है,हस्तक्षेप को प्रभावी प्रभाव से समाप्त करता है। डीजीएनएए लंबे विकिरण समय और लंबे समय की विशेषता को बताता है, अधिकांशतः घंटों,सप्ताहों या अत्यधिक समय के क्रम में बताता है।
न्यूट्रॉन स्रोत
विभिन्न स्रोतों की एक श्रृंखला का उपयोग किया जा सकता है:
- परमाणु रिएक्टर
- कलिफ़ोरनियम जैसा एक्टिनॉइड जो सहज विखंडन के माध्यम से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है।
- अल्फा स्रोत जैसे रेडियम या रेडियोऐक्टिव, बेरिलियम के साथ मिश्रित; यह प्रतिक्रिया (α12 C+n न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है)
- न्यूट्रॉन निर्माणकर्ता में डी-टी संलयन प्रतिक्रिया है।
रिएक्टर
कुछ रिएक्टरों (प्रतिघातक) का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए विकिरण समस्थानिक उत्पादन के लिए नमूनों के न्यूट्रॉन विकिरण के लिए किया जाता है। नमूना विकिरण पात्र में रखा जा सकता है जिसे बाद में रिएक्टर में रखा जाता है; यदि विकिरण के लिए अधिऊष्मीय न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है तो उष्मीय न्यूट्रॉन को फ़िल्टर करने के लिए कैडमियम का उपयोग किया जा सकता है।
संलयन
एनएए प्रयोगों के लिए न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए अपेक्षाकृत सरल फ़ार्नस्वर्थ-हिर्श फ्यूज़र का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार के उपकरण का लाभ यह है कि यह संकुचित है, अधिकांशतः बेंच की सतह के-आकार का होता है, और इसे आसानी से बंद और चलाया किया जा सकता है। इसमें क्षति यह है कि इस प्रकार का स्रोत रिएक्टर का उपयोग करके प्राप्त किए जा सकने वाले न्यूट्रॉन प्रवाह का उत्पादन नहीं करेगा।
समस्थानिक स्त्रोत
क्षेत्र में कई श्रमिकों के लिए रिएक्टर एक वस्तु है जो बहुत महंगा है, इसके स्थान पर न्यूट्रॉन स्रोत का उपयोग करना सरल है जो अल्फा उत्सर्जक और बेरिलियम के संयोजन का उपयोग करता है। ये स्रोत रिएक्टरों की तुलना में बहुत कमजोर होते हैं।
गैस विसर्जन नलिका
इनका उपयोग न्यूट्रॉन की स्पंदन बनाने के लिए किया जा सकता है, इनका उपयोग कुछ सक्रियण कार्य के लिए किया गया है जहां लक्ष्य समस्थानिक का क्षय बहुत तेजी से होता है। उदाहरण के लिए तेल के कुओं मेंयह देखने को मिलता है।[5]
डिटेक्टर
एनएए में उपयोग किए जाने वाले कई प्रकार के संसूचक और विन्यास हैं। अधिकांश उत्सर्जित गामा किरण का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एनएए में पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के गामा संसूचक आनुपातिक मुख्य प्रकार, दीप्त प्रकारप्रकार और अर्धचालक हैं। इनमें से दीप्त और अर्धचालक प्रकार सबसे व्यापक रूप से कार्यरत हैं। उपयोग किए गए दो संसूचक विन्यास हैं, वे पीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले योजनात्मक संसूचक और डीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले पूर्ण संसूचक हैं। दो संसूचक में एक समतल, बड़ा संग्रह सतह क्षेत्र होता है और इसे नमूने के निकट रखा जा सकता है। पूर्ण संसूचक बड़े संग्रह सतह क्षेत्र के साथ नमूने को 'घेरता' है।
दीप्ती-प्रकार के संसूचक विकिरण-संवेदनशील क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, जो सामान्यतौर पर थैलियम-डोप्ड सोडियम आयोडाइड (NaI(Tl)) होता है, जो गामा फोटॉन द्वारा नष्ट जाने पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है। इन संसूचकों में उत्कृष्ट संवेदनशीलता और स्थिरता और उचित समाधान है।
अर्धचालत संसूचक अर्धचालित तत्व जर्मेनियम का उपयोग करते हैं। जर्मेनियम को पिन (धनात्मक-आंतरिक- ऋणात्मक) डायोड बनाने के लिए संसाधित किया जाता है, और जब धारा (भौतिकी) और संसूचक ध्वनि को कम करने के लिए तरल नाइट्रोजन द्वारा ~ 77 केल्विन तक ठंडा किया जाता है, तो संकेत उत्पन्न होता है जो फोटॉन ऊर्जा के समानुपाती होता है। आने वाला विकिरण है। दो प्रकार के जर्मेनियम संसूचक हैं, लिथियम-ड्रिफ्टेड जर्मेनियम या Ge(Li) (उच्चारण 'जेली'), और उच्च शुद्धता जर्मेनियम या HPGe होता है। अर्धचालक तत्व सिलिकॉन का भी उपयोग किया जा सकता है परन्तु जर्मेनियम को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि इसकी उच्च परमाणु संख्या इसे उच्च ऊर्जा गामा किरणों को रोकने और पता लगाने में अत्यधिक कुशल बनाती है। Ge (Li) और HPGe दोनों संसूचकों में उत्कृष्ट संवेदनशीलता और संकल्प है, परन्तु Ge (Li) संसूचक कमरे के तापमान पर अस्थिर हैं, लिथियम संसूचक को नष्ट करने वाले आंतरिक अर्धचालक क्षेत्र में बहने के साथ होता है। अविभाजित उच्च शुद्धता वाले जर्मेनियम के विकास ने इस समस्या को दूर कर दिया है।
कण संसूचकों का उपयोग अल्फा कण (α) और बीटा कण (β) कणों के उत्सर्जन का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है जो अधिकांशतः गामा फोटॉन के उत्सर्जन के साथ होते हैं परन्तु कम अनुकूल होते हैं, क्योंकि ये कण केवल नमूने की सतह से उत्सर्जित होते हैं और अधिकांशतः वायुमंडलीय गैसों द्वारा अवशोषित या क्षीण हो जाते हैं जिनके लिए अत्यधिक मूल्य रिक्त स्थितियों का प्रभावी प्रकार से पता लगाने की आवश्यकता होती है। गामा किरणें, चूँकि, वायुमंडलीय गैसों द्वारा अवशोषित या क्षीण नहीं होती हैं, और न्यूनतम अवशोषण के साथ नमूने के भीतर गहरे से भी निकल सकती हैं।
विश्लेषणात्मक क्षमताएं
प्रायोगिक प्रक्रिया के आधार पर एनएए 74 तत्वों तक का पता लगा सकता है, जिसमें न्यूनतम पता लगाने की सीमा 0.1 से 1x106 ng-1 तक होता है। जाँच के अंतर्गत तत्व पर निर्भर करता है| अत्यधिक तत्वों में बड़े नाभिक होते है, इसीलिए उनके पास बड़ा न्यूट्रॉन संग्रहण अनुप्रस्थ काट होता है और उनके सक्रीय होने की सम्भावना अतयधिक होता है। कुछ नाभिक कई न्युट्रानों को ग्रहण कर सकते है और कई महीनो या वर्षों तक प्रवाहित हुए बिना अपेक्षाकृत स्थिर रह सकते हैं। अन्य नाभिक केवल क्षय हो जाते या केवल स्थिर समस्थानिक बनाते हैं जो केवल पीजीएनएए द्वारा पहचाने जा सकते हैं।
| संवेदनशील (पिकोग्राम) | तत्व |
|---|---|
| 1 | Dy, Eu |
| 1–10 | In, Lu, Mn |
| 10–100 | Au, Ho, Ir, Re, Sm, W |
| 100–1000 | Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I, La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb |
| 1000–104 | Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na, Nd, Ni, Os, Pd, Rb, Rh, Ru, Sr, Te, Zn, Zr |
| 104–105 | Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y |
| 105–106 | F, Fe, Nb, Ne |
| 107 | Pb, S |
अनुप्रयोग
न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण पुरातत्व, मृदा विज्ञान, भूविज्ञान, वैज्ञानिक जाँच और अर्धचालक उद्योग के क्षेत्रों सहित कई तरह के अनुप्रयोग हैं। वैज्ञानिक जाँच मुख्य प्रकार से, बाल विस्तृत वैज्ञानिक जाँच न्यूट्रॉन विश्लेषण के अधीन थे, यह निर्धारित करने के लिए कि क्या वे एक ही व्यक्ति से प्राप्त किए गए थे, पहली बार मिशिगन हत्याओं के परीक्षण में उपयोग किया गया था।[6] पुरातत्वविद उन तत्वों को निर्धारित करने के लिए एनएए का उपयोग करते हैं जिनमें कुछ कलाकृतियां सम्मिलित हैं। इस तकनीक का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह अविनाशकारी है और यह अपने रासायनिक हस्ताक्षर द्वारा किसी कलाकृति को उसके स्रोत से संबंधित कर सकती है। रासायनिक रचनाओं के बीच अंतर करने के लिए एनएए की क्षमता के साथ, विशेष रूप से ओब्सीडियन के लिए व्यापार मार्गों को निर्धारित करने में यह विधि बहुत सफल प्रमाणित हुई है। कृषि प्रक्रियाओं में, उर्वरकों और कीटनाशकों की आवाजाही सतह और उपसतह आंदोलन से प्रभावित होती है क्योंकि यह पानी की आपूर्ति में घुसपैठ करती है। उर्वरकों और कीटनाशकों के वितरण को पकड़ने करने के लिए, विभिन्न रूपों में ब्रोमाइड आयनों का उपयोग अनुरेखक के रूप में किया जाता है जो पानी के प्रवाह के साथ स्वतंत्र रूप से चलते हैं जबकि मिट्टी के साथ न्यूनतम संपर्क करते हैं। ब्रोमाइड को मापने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का उपयोग किया जाता है जिससे कि विश्लेषण के लिए निष्कर्षण आवश्यक न हो। दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों और अनुरेखण तत्वों के विश्लेषण के माध्यम से चट्टानों का निर्माण करने वाली प्रक्रियाओं की खोज में सहायता के लिए भूविज्ञान में एनएए का उपयोग किया जाता है। यह अयस्क जमा का पता लगाने और कुछ तत्वों को पता करने में भी सहायता करता है। अर्धचालक उद्योग में मानक बनाने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का भी उपयोग किया जाता है। अर्धचालकों को उच्च स्तर की शुद्धता की आवश्यकता होती है, संदूषण के साथ अर्धचालक की गुणवत्ता में काफी कमी आती है। एनएए का उपयोग अनुरेखण अशुद्धियों का पता लगाने और संदूषण मानकों को स्थापित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसमें सीमित नमूना संभालना और उच्च संवेदनशीलता सम्मिलित है।[7]
यह भी देखें
- ओक रिज नेशनल लैब्स में उच्च प्रवाह समस्थानिक रिएक्टर (एचएफआईआर) में एनएए क्षमताएं हैं।
- न्यूट्रॉन प्रवाह
- न्यूट्रॉन हॉवित्जर
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Pollard, A. M., Heron, C., 1996, Archaeological Chemistry. Cambridge, Royal Society of Chemistry.
- ↑ 2.0 2.1 Overview of NAA
- ↑ [1] Archived April 6, 2005, at the Wayback Machine
- ↑ "Neutron Activation Analysis, Nuclear Services, NRP". Archived from the original on 2013-04-11. Retrieved 2006-04-13.
- ↑ Search Results – Schlumberger Oilfield Glossary
- ↑ Keyes, Edward (1976). द मिशिगन मर्डर्स. Reader's Digest Press. ISBN 978-0-472-03446-8.
- ↑ Applications of NAA
