न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण: Difference between revisions
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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 | [[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 के क्रम में होता है<sup>12</सुप> न्यूट्रॉन सेमी<sup>-2 एस<sup>-1</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]] (KE) के होते हैं, आमतौर पर 0.5 [[इलेक्ट्रॉनवोल्ट]] से कम। इन न्यूट्रॉनों को तापीय न्यूट्रॉन कहते हैं। विकिरण पर, एक थर्मल न्यूट्रॉन एक गैर-लोचदार टक्कर के माध्यम से लक्ष्य नाभिक के साथ संपर्क करता है, जिससे न्यूट्रॉन कैप्चर होता है। यह टक्कर एक मिश्रित नाभिक बनाती है जो उत्तेजित अवस्था में होता है। यौगिक नाभिक के भीतर उत्तेजना ऊर्जा लक्ष्य नाभिक के साथ थर्मल न्यूट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से बनती है। यह उत्तेजित स्थिति प्रतिकूल है और यौगिक नाभिक एक त्वरित कण और एक या एक से अधिक विशिष्ट शीघ्र गामा फोटॉन के उत्सर्जन के माध्यम से लगभग तुरंत डी-एक्साइट (ट्रांसम्यूटेट) को एक अधिक स्थिर विन्यास में बदल देगा। ज्यादातर मामलों में, यह अधिक स्थिर विन्यास एक रेडियोधर्मी नाभिक पैदा करता है। नवगठित रेडियोधर्मी नाभिक अब दोनों कणों के उत्सर्जन और एक या एक से अधिक विशिष्ट विलंबित गामा फोटॉन द्वारा क्षय होता है। यह क्षय प्रक्रिया प्रारंभिक डी-उत्तेजना की तुलना में बहुत धीमी गति से होती है और रेडियोधर्मी नाभिक के अद्वितीय आधे जीवन पर निर्भर होती है। ये अद्वितीय आधा जीवन विशेष रेडियोधर्मी प्रजातियों पर निर्भर हैं और एक सेकंड के अंश से लेकर कई वर्षों तक हो सकते हैं। एक बार विकिरणित होने के बाद, नमूने को एक विशिष्ट क्षय अवधि के लिए छोड़ दिया जाता है, फिर एक डिटेक्टर में रखा जाता है, जो या तो उत्सर्जित कणों, या अधिक सामान्यतः उत्सर्जित गामा किरणों के अनुसार परमाणु क्षय को मापेगा।<ref name="pollard" /> | |||
Revision as of 20:41, 5 April 2023
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| Foundations |
| Neutron scattering |
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| Infrastructure |
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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 10 के क्रम में होता है12</सुप> न्यूट्रॉन सेमी-2 एस-1.[1] उत्पन्न न्यूट्रॉन के प्रकार अपेक्षाकृत कम गतिज ऊर्जा (KE) के होते हैं, आमतौर पर 0.5 इलेक्ट्रॉनवोल्ट से कम। इन न्यूट्रॉनों को तापीय न्यूट्रॉन कहते हैं। विकिरण पर, एक थर्मल न्यूट्रॉन एक गैर-लोचदार टक्कर के माध्यम से लक्ष्य नाभिक के साथ संपर्क करता है, जिससे न्यूट्रॉन कैप्चर होता है। यह टक्कर एक मिश्रित नाभिक बनाती है जो उत्तेजित अवस्था में होता है। यौगिक नाभिक के भीतर उत्तेजना ऊर्जा लक्ष्य नाभिक के साथ थर्मल न्यूट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से बनती है। यह उत्तेजित स्थिति प्रतिकूल है और यौगिक नाभिक एक त्वरित कण और एक या एक से अधिक विशिष्ट शीघ्र गामा फोटॉन के उत्सर्जन के माध्यम से लगभग तुरंत डी-एक्साइट (ट्रांसम्यूटेट) को एक अधिक स्थिर विन्यास में बदल देगा। ज्यादातर मामलों में, यह अधिक स्थिर विन्यास एक रेडियोधर्मी नाभिक पैदा करता है। नवगठित रेडियोधर्मी नाभिक अब दोनों कणों के उत्सर्जन और एक या एक से अधिक विशिष्ट विलंबित गामा फोटॉन द्वारा क्षय होता है। यह क्षय प्रक्रिया प्रारंभिक डी-उत्तेजना की तुलना में बहुत धीमी गति से होती है और रेडियोधर्मी नाभिक के अद्वितीय आधे जीवन पर निर्भर होती है। ये अद्वितीय आधा जीवन विशेष रेडियोधर्मी प्रजातियों पर निर्भर हैं और एक सेकंड के अंश से लेकर कई वर्षों तक हो सकते हैं। एक बार विकिरणित होने के बाद, नमूने को एक विशिष्ट क्षय अवधि के लिए छोड़ दिया जाता है, फिर एक डिटेक्टर में रखा जाता है, जो या तो उत्सर्जित कणों, या अधिक सामान्यतः उत्सर्जित गामा किरणों के अनुसार परमाणु क्षय को मापेगा।[1]
रूपांतर
NAA कई प्रायोगिक मापदंडों के अनुसार भिन्न हो सकता है। विकिरण के लिए उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा एक 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 मॉडरेट किया गया है और 0.5 ईवी से 0.5 मेव के केई हैं, और इन्हें एपिथर्मल न्यूट्रॉन कहा जाता है। एपिथर्मल न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को एपिथर्मल NAA (ENAA) के रूप में जाना जाता है। उच्च KE न्यूट्रॉन का उपयोग कभी-कभी सक्रियण के लिए किया जाता है, ये न्यूट्रॉन अनमॉडरेट होते हैं और इनमें प्राथमिक विखंडन न्यूट्रॉन होते हैं। उच्च KE या तेज़ न्यूट्रॉन का KE > 0.5 MeV होता है। तेज न्यूट्रॉन के साथ सक्रियण को फास्ट एनएए (एफएनएए) कहा जाता है। एक 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)। PGNAA आमतौर पर एक बीम पोर्ट के माध्यम से परमाणु रिएक्टर से टैप किए गए न्यूट्रॉन स्ट्रीम का उपयोग करके किया जाता है। बीम बंदरगाहों से न्यूट्रॉन फ्लक्स 10 के क्रम में हैंरिएक्टर के अंदर से 6 गुना कमजोर। कम प्रवाह के कारण संवेदनशीलता में कमी को कम करने वाले नमूने के बहुत करीब डिटेक्टर को रखकर इसकी कुछ हद तक भरपाई की जाती है। पीजीएनएए आमतौर पर अत्यधिक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन | क्रॉस-सेक्शन वाले तत्वों पर लागू होता है; डीजीएनएए द्वारा मापने के लिए बहुत तेजी से क्षय करने वाले तत्व; तत्व जो केवल स्थिर समस्थानिक उत्पन्न करते हैं; या कमजोर क्षय गामा किरण तीव्रता वाले तत्व। पीजीएनएए की विशेषता कम विकिरण समय और कम क्षय समय है, अक्सर सेकंड और मिनट के क्रम में। DGNAA कृत्रिम रेडियोआइसोटोप बनाने वाले अधिकांश तत्वों पर लागू होता है। डीजी विश्लेषण अक्सर दिनों, हफ्तों या महीनों में किए जाते हैं। यह लंबे समय तक रहने वाले रेडियोन्यूक्लाइड्स के लिए संवेदनशीलता में सुधार करता है क्योंकि यह अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड को क्षय करने की अनुमति देता है, हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से समाप्त करता है। DGNAA को लंबे विकिरण समय और लंबे क्षय समय की विशेषता है, अक्सर घंटों, सप्ताहों या उससे अधिक समय के क्रम में।
न्यूट्रॉन स्रोत
विभिन्न स्रोतों की एक श्रृंखला का उपयोग किया जा सकता है:
- एक परमाणु रिएक्टर
- कलिफ़ोरनियम जैसा एक्टिनॉइड जो सहज विखंडन के माध्यम से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है
- एक अल्फा स्रोत जैसे रेडियम या रेडियोऐक्टिव, फीरोज़ा के साथ मिश्रित; यह एक (α, द्वारा न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है12सी+एन) प्रतिक्रिया
- न्यूट्रॉन जनरेटर में डी-टी संलयन प्रतिक्रिया
रिएक्टर
कुछ रिएक्टरों का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए रेडियो आइसोटोप उत्पादन के लिए नमूनों के न्यूट्रॉन विकिरण के लिए किया जाता है। नमूना एक विकिरण कंटेनर में रखा जा सकता है जिसे बाद में रिएक्टर में रखा जाता है; यदि विकिरण के लिए एपिथर्मल न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है तो थर्मल न्यूट्रॉन को फ़िल्टर करने के लिए कैडमियम का उपयोग किया जा सकता है।
फ्यूजर्स
एनएए प्रयोगों के लिए न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए अपेक्षाकृत सरल फ़ार्नस्वर्थ-हिर्श फ्यूज़र का उपयोग किया जा सकता है। इस तरह के उपकरण का लाभ यह है कि यह कॉम्पैक्ट है, अक्सर बेंचटॉप-आकार का होता है, और इसे आसानी से बंद और चालू किया जा सकता है। एक नुकसान यह है कि इस प्रकार का स्रोत रिएक्टर का उपयोग करके प्राप्त किए जा सकने वाले न्यूट्रॉन प्रवाह का उत्पादन नहीं करेगा।
आइसोटोप स्रोत
क्षेत्र में कई श्रमिकों के लिए एक रिएक्टर एक वस्तु है जो बहुत महंगा है, इसके बजाय एक न्यूट्रॉन स्रोत का उपयोग करना आम है जो अल्फा उत्सर्जक और बेरिलियम के संयोजन का उपयोग करता है। ये स्रोत रिएक्टरों की तुलना में बहुत कमजोर होते हैं।
गैस डिस्चार्ज ट्यूब
इनका उपयोग न्यूट्रॉन की स्पंदन बनाने के लिए किया जा सकता है, इनका उपयोग कुछ सक्रियण कार्य के लिए किया गया है जहां लक्ष्य आइसोटोप का क्षय बहुत तेजी से होता है। उदाहरण के लिए तेल के कुओं में।[5]
डिटेक्टर
NAA में उपयोग किए जाने वाले कई प्रकार के डिटेक्टर और कॉन्फ़िगरेशन हैं। अधिकांश उत्सर्जित गामा किरण का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। NAA में पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के गामा डिटेक्टर आनुपातिक काउंटर प्रकार, जगमगाहट काउंटर प्रकार और सेमीकंडक्टर प्रकार हैं। इनमें से जगमगाहट और अर्धचालक प्रकार सबसे व्यापक रूप से कार्यरत हैं। उपयोग किए गए दो डिटेक्टर कॉन्फ़िगरेशन हैं, वे पीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लानर डिटेक्टर और डीजीएनएए के लिए उपयोग किए जाने वाले वेल डिटेक्टर हैं। तलीय संसूचक में एक सपाट, बड़ा संग्रह सतह क्षेत्र होता है और इसे नमूने के करीब रखा जा सकता है। वेल डिटेक्टर एक बड़े संग्रह सतह क्षेत्र के साथ नमूने को 'घेरता' है।
जगमगाहट-प्रकार के डिटेक्टर एक विकिरण-संवेदनशील क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, जो आमतौर पर थैलियम-डोप्ड सोडियम आयोडाइड (NaI(Tl)) होता है, जो गामा फोटॉन द्वारा मारा जाने पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है। इन डिटेक्टरों में उत्कृष्ट संवेदनशीलता और स्थिरता और एक उचित रिज़ॉल्यूशन है।
सेमीकंडक्टर डिटेक्टर सेमीकंडक्टिंग तत्व जर्मेनियम का उपयोग करते हैं। जर्मेनियम को एक पिन (सकारात्मक-आंतरिक-नकारात्मक) डायोड बनाने के लिए संसाधित किया जाता है, और जब डार्क करंट (भौतिकी) और डिटेक्टर शोर को कम करने के लिए तरल नाइट्रोजन द्वारा ~ 77 केल्विन तक ठंडा किया जाता है, तो एक संकेत उत्पन्न होता है जो फोटॉन ऊर्जा के समानुपाती होता है। आने वाला विकिरण। दो प्रकार के जर्मेनियम डिटेक्टर हैं, लिथियम-ड्रिफ्टेड जर्मेनियम या Ge(Li) (उच्चारण 'जेली'), और उच्च शुद्धता जर्मेनियम या HPGe। अर्धचालक तत्व सिलिकॉन का भी उपयोग किया जा सकता है लेकिन जर्मेनियम को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि इसकी उच्च परमाणु संख्या इसे उच्च ऊर्जा गामा किरणों को रोकने और पता लगाने में अधिक कुशल बनाती है। जीई (ली) और एचपीजीई दोनों डिटेक्टरों में उत्कृष्ट संवेदनशीलता और संकल्प है, लेकिन जीई (ली) डिटेक्टर कमरे के तापमान पर अस्थिर हैं, लिथियम डिटेक्टर को बर्बाद करने वाले आंतरिक अर्धचालक क्षेत्र में बहने के साथ। अविभाजित उच्च शुद्धता वाले जर्मेनियम के विकास ने इस समस्या को दूर कर दिया है।
कण डिटेक्टरों का उपयोग अल्फा कण (α) और बीटा कण (β) कणों के उत्सर्जन का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है जो अक्सर गामा फोटॉन के उत्सर्जन के साथ होते हैं लेकिन कम अनुकूल होते हैं, क्योंकि ये कण केवल नमूने की सतह से उत्सर्जित होते हैं और अक्सर वायुमंडलीय गैसों द्वारा अवशोषित या क्षीण हो जाते हैं जिनके लिए महंगी खालीपन स्थितियों का प्रभावी ढंग से पता लगाने की आवश्यकता होती है। गामा किरणें, हालांकि, 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 1x10 तक होती हैजी का 6-1 जांच के तहत तत्व पर निर्भर करता है। भारी तत्वों में बड़े नाभिक होते हैं, इसलिए उनके पास एक बड़ा न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस-सेक्शन होता है और उनके सक्रिय होने की संभावना अधिक होती है। कुछ नाभिक कई न्यूट्रॉनों को ग्रहण कर सकते हैं और कई महीनों या वर्षों तक संक्रामण या क्षय से गुजरे बिना अपेक्षाकृत स्थिर रह सकते हैं। अन्य नाभिक तुरंत क्षय हो जाते हैं या केवल स्थिर समस्थानिक बनाते हैं और केवल PGNAA द्वारा पहचाने जा सकते हैं।
| Sensitivity (picograms) | Elements |
|---|---|
| 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 एक्टिवेशन एनालिसिस में पुरातत्व, मृदा विज्ञान, भूविज्ञान, फोरेंसिक और सेमीकंडक्टर उद्योग के क्षेत्रों सहित कई तरह के अनुप्रयोग हैं। फोरेंसिक रूप से, बाल एक विस्तृत फोरेंसिक 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 इस्तेमाल किया गया था।[6] पुरातत्वविद उन तत्वों को निर्धारित करने के लिए एनएए का उपयोग करते हैं जिनमें कुछ कलाकृतियां शामिल हैं। इस तकनीक का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह गैर-विनाशकारी 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 NAA की क्षमता के साथ, विशेष रूप से ओब्सीडियन के लिए व्यापार मार्गों को निर्धारित करने में यह विधि बहुत सफल साबित 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 ट्रैक करने के लिए, विभिन्न रूपों में ब्रोमाइड आयनों का उपयोग ट्रैसर के रूप में किया जाता है जो पानी के प्रवाह के साथ स्वतंत्र रूप से चलते हैं जबकि मिट्टी के साथ न्यूनतम बातचीत करते हैं। ब्रोमाइड को मापने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का उपयोग किया जाता है ताकि विश्लेषण के लिए निष्कर्षण आवश्यक न हो। दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों और ट्रेस तत्वों के विश्लेषण के माध्यम से चट्टानों का निर्माण करने वाली प्रक्रियाओं की खोज में सहायता के लिए भूविज्ञान में NAA का उपयोग किया जाता है। यह अयस्क जमा का पता लगाने और कुछ तत्वों को ट्रैक 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। NAA का उपयोग ट्रेस अशुद्धियों का पता लगाने और संदूषण मानकों को स्थापित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसमें सीमित नमूना हैंडलिंग और उच्च संवेदनशीलता शामिल है। [7]
यह भी देखें
- ओक रिज नेशनल लैब्स में उच्च प्रवाह आइसोटोप 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
