核分析方法超級(jí)靈敏

2018/1/11 9:35:21

分析檢測(cè)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的眼睛。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)分析的要求越來(lái)越高，要求：靈敏度高、快速、準(zhǔn)確、用樣量少、不破壞樣品、可以進(jìn)行在線測(cè)量，等等。至今，已發(fā)展了許多先進(jìn)分析檢測(cè)技術(shù)，這里僅介紹幾種核分析技術(shù)的例子。

1．中子活化分析

用中子轟擊待測(cè)物質(zhì)，許多原子核具有“吃蟲子”性質(zhì)，它吃掉一個(gè)中子，變成一種新的放射性核素。例如磷-31吸收一個(gè)中子變成磷-32，產(chǎn)生的新核素要發(fā)生衰變，根據(jù)所產(chǎn)生的放射性核素的半衰期、射線能量和強(qiáng)度，進(jìn)行元素的定性和定量分析，這就是常說(shuō)的中子活化分析。中子活化分析開創(chuàng)于1936年。

中子活化分析不破壞樣品，屬于非破壞性分析。目前，中子活化分析可測(cè)定近80種元素，分析靈敏度比化學(xué)分析、光譜分析高得多，可達(dá)到10-15克級(jí)，一般化學(xué)分析，只能達(dá)到目的10-6克級(jí)，中子活化分析還可實(shí)現(xiàn)多元素的同時(shí)分析。

中子活化分析已廣泛應(yīng)用于地球化學(xué)、宇宙學(xué)、考古學(xué)、醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等許多領(lǐng)域。例如從幾根頭發(fā)的分析，可查出孩子是否缺鋅、老年人是否缺鈣。牛頓之死傳統(tǒng)說(shuō)法是內(nèi)臟結(jié)石癥，活化分析得出結(jié)果是死于鉛、汞、銻的慢性中毒�，F(xiàn)在，許多疑難刑事偵破案，就是利用中子活化分析找到了罪犯。例如，日本有人為審定一幅名畫的真?zhèn)危�采用中子活化分析，查出該畫中含有較多的銀，判定這幅畫是照片復(fù)制的偽造品。

在偵破活動(dòng)中，活化分析還可用來(lái)查出興奮劑和麻醉劑。

2．瞬發(fā)中子活化分析

上節(jié)介紹的中子活化分析需要借助反應(yīng)堆，利用“跑兔”（跑兔——利用壓縮空氣的壓力，將密封在小管內(nèi)的樣品，通過(guò)管道系統(tǒng)送到反應(yīng)堆的照射孔道中去照射的裝置）技術(shù)把樣品通過(guò)導(dǎo)管用壓縮空氣送到反應(yīng)堆中去照射。瞬發(fā)中子活化分析則是利用中子源或中子發(fā)生器作為激發(fā)源，照射所要分析的樣品。樣品中被分析元素的原子和中子碰撞，中子被俘獲吸收，形成復(fù)核。這種復(fù)核處于高度激發(fā)態(tài)，很不穩(wěn)定（壽命小于10-4秒），復(fù)核很快退激，放出特種γ射線，這種γ射線標(biāo)示著特定元素，所以對(duì)樣品放出的γ射線進(jìn)行檢測(cè)，就可確定待測(cè)元素的類別和數(shù)量。瞬發(fā)中子活化分析，是一種非破壞性分析，可進(jìn)行實(shí)時(shí)和在線測(cè)量，用于流線分析。瞬發(fā)中子活化分析可做成便攜式分析裝置，方便地進(jìn)行油氣田、煤層等地質(zhì)勘探分析。

3．加速器質(zhì)譜分析

加速器質(zhì)譜是基于加速器和探測(cè)器的原子同位素質(zhì)譜法。這是采用粒子加速器，提高離子能量，來(lái)實(shí)現(xiàn)超高靈敏度分析。測(cè)量靈敏度可以達(dá)到10-18克級(jí)（104個(gè)原子）。依所用加速器不同，加速器質(zhì)譜計(jì)可分為串列加速器質(zhì)譜計(jì)、回旋加速器質(zhì)譜計(jì)和直線加速器質(zhì)譜計(jì)。加速器質(zhì)譜計(jì)一般由離子源、注入系統(tǒng)、加速器、高能分析系統(tǒng)、粒子探測(cè)器、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)與控制系統(tǒng)所組成。

加速器質(zhì)譜計(jì)可用于測(cè)量氚、碳-14、鈹-10、鋁-26、氯-36、硒-79、碘-129、鈣-41等核素在樣品中的含量，進(jìn)行考古學(xué)、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)與核物理研究。加速器質(zhì)譜與二次離子質(zhì)譜相結(jié)合，是材料科學(xué)與礦物學(xué)研究的先進(jìn)工具。我國(guó)夏商周斷代的研究中，加速器質(zhì)譜測(cè)定碳-14，做出了重要貢獻(xiàn)。

4．放射免疫分析

放射免疫分析是在抗原與抗體的特異性結(jié)合反應(yīng)和放射性示蹤測(cè)量的高靈敏性基礎(chǔ)上建立起來(lái)的一種超微量檢測(cè)技術(shù)。放射免疫分析有特異性強(qiáng)、靈敏度高（可達(dá)10-15g/L）、精密度好、方法可靠、實(shí)行體外診斷、受檢者不必接觸射線等優(yōu)點(diǎn)。在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如早期診斷甲狀腺病、糖尿病、肝病、心血管病、艾滋病（獲得性免疫缺陷綜合癥）、腫瘤等�，F(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)出許多種放射免疫分析試劑盒，供醫(yī)院選用。

放射免疫分析現(xiàn)正向非臨床應(yīng)用擴(kuò)展，如測(cè)定嗎啡和冰毒，測(cè)定飲料中的致癌物黃曲霉素，測(cè)定不讓豬長(zhǎng)膘而對(duì)人體極其有害的瘦肉精等。