帶電粒子活化分析英文解釋翻譯、帶電粒子活化分析的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 charged particle activation analysis; CPAA
分詞翻譯:
帶電粒子的英語翻譯:
【化】 charged particle
【醫】 particle charged
活化分析的英語翻譯:
【化】 activation analysis
專業解析
帶電粒子活化分析(Charged Particle Activation Analysis, CPAA)是一種利用帶電粒子束(如質子、氘核、α粒子等)轟擊樣品,使樣品中的穩定核素發生核反應生成放射性核素,再通過測量這些放射性核素的衰變特征(如半衰期、射線能量和強度)來定性、定量分析樣品中元素成分的核分析技術。
術語構成解析(漢英對照)
- 帶電粒子 (Charged Particle): 指帶有正電荷或負電荷的微觀粒子,如質子 (Proton, p)、氘核 (Deuteron, d)、α粒子 (Alpha particle, α, He²⁺)、重離子 (Heavy ions) 等。在CPAA中,這些粒子通常由加速器(如回旋加速器、靜電加速器)産生并加速到一定能量。
- 活化 (Activation): 指通過核反應将原本穩定的原子核轉變為放射性原子核的過程。在CPAA中,帶電粒子與靶核發生核反應(如(p,n)、(d,n)、(α,n)等),生成不穩定的放射性核素。
- 分析 (Analysis): 指對活化後産生的放射性核素進行測量和數據處理,從而确定樣品中待測元素的種類和含量。這通常涉及放射性測量技術(如γ能譜儀)和數據分析。
方法原理
帶電粒子束轟擊樣品時,可能與樣品原子核發生多種核反應。當反應産物是放射性核素時,該過程即為活化。生成的放射性核素會按照其特征半衰期衰變,并發射出特定能量的射線(如γ射線)。通過測量這些射線的能量,可以識别産生該射線的放射性核素(定性分析);通過測量射線的強度(計數率),結合已知的核反應截面、粒子束流強度、輻照時間、樣品組成及幾何條件等參數,可以計算出樣品中相應穩定核素(即待測元素)的含量(定量分析)。
主要特點與應用
- 高靈敏度: 對某些輕元素(如B, C, N, O, F等)的分析靈敏度極高,檢出限可達ng/g(ppb)甚至更低水平,優于許多其他分析方法。
- 元素特異性: 通過選擇特定的核反應和測量特定的放射性核素/γ射線,可以實現對特定元素的選擇性分析,抗基體幹擾能力較強。
- 非破壞性/微損性: 樣品在分析後通常可以回收(除非輻照損傷嚴重),或僅需微量樣品。
- 應用領域: 廣泛應用于材料科學(半導體材料雜質分析、表面改性層分析)、環境科學(大氣顆粒物、水樣痕量元素)、地質學(礦物微量元素)、生物醫學(組織元素分布)以及考古學等領域,尤其適用于輕元素的高靈敏度痕量分析。
權威來源參考
- 國際原子能機構 (IAEA) - 核分析技術概述: IAEA提供了關于包括帶電粒子活化分析在内的各種核分析技術的原理和應用信息。https://www.iaea.org/topics/nuclear-sciences-and-applications/nuclear-techniques (需訪問其相關出版物和技術文檔)
- 美國國家标準與技術研究院 (NIST) - 活化分析: NIST在核計量學領域具有權威地位,其網站提供活化分析的基礎知識和技術細節。https://www.nist.gov/programs-projects/neutron-activation-analysis (包含活化分析通用原理,CPAA是其變種)
- 《核分析技術手冊》(Handbook of Nuclear Analysis Techniques): 此類專業手冊通常包含對CPAA的詳細論述,涵蓋理論、實驗方法、應用實例和數據分析。例如,由主要學術出版社(如Elsevier, Springer)出版的核分析技術或活化分析專著。
網絡擴展解釋
帶電粒子活化分析(Charged Particle Activation Analysis, CPAA)是一種利用帶電粒子轟擊樣品,通過核反應生成放射性核素并進行元素分析的技術。以下是其詳細解釋:
1. 定義與基本原理
- 定義:CPAA通過加速器産生的高能帶電粒子(如質子、氘核等)轟擊樣品,使目标元素發生核反應生成放射性核素,再通過測量其衰變特性(半衰期、射線能量和活度)來确定元素的種類和含量。
- 核反應條件:帶電粒子需克服靶核的庫侖勢壘,能量需滿足:
$$
E geq frac{Z_1 Z_2 e}{4pi epsilon_0 R}
$$
其中 (Z_1, Z_2) 為入射粒子和靶核電荷數,(R) 為核作用半徑。
2. 曆史與發展
- 起源:1938年由美國化學家西博格(G.T. Seaborg)和利文古德(J.J. Livingood)首次實現,通過氘核轟擊鐵樣品測定镓含量。
- 成熟階段:20世紀50年代後逐漸發展為材料分析的成熟手段。
3. 核心步驟
- 輻照:用加速器産生的帶電粒子束轟擊樣品,引發核反應(如 (A(a,b)B^),生成放射性核素 (B^))。
- 冷卻:停止輻照後等待短壽命核素衰變,減少幹擾。
- 測量:通過γ能譜儀等設備測量放射性核素的活度和特征射線,結合半衰期确定元素種類和含量。
4. 數學表達式
放射性核素的活度 (A_t) 計算為:
$$
A_t = phi sigma N left[ 1 - expleft(-frac{0.693t}{T}right) right]
$$
其中:
- (N):靶原子數;
- (phi):入射粒子注量率;
- (sigma):核反應截面;
- (T):放射性核素半衰期;
- (t):輻照時間。
5. 特點與應用
- 優勢:
- 靈敏度高(可檢測痕量元素);
- 適用于表面分析(帶電粒子穿透深度有限,如15 MeV質子在鋁中射程僅1.5 cm)。
- 應用領域:
- 材料科學(如半導體雜質檢測);
- 環境監測(重金屬污染分析);
- 考古學(文物成分鑒定)。
6. 局限性
- 能量選擇敏感:能量過高會導緻多核反應幹擾;
- 樣品要求:需均勻且耐輻照損傷;
- 設備依賴:需加速器等大型裝置。
如需更深入的公式推導或實驗案例,可參考搜狗百科或原創力文檔中的專業資料。
分類
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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