儀器中子活化分析方法
提供分析的樣品，無論是地質樣品或是環境樣品，都是多成分的復雜樣品，構成γ射線能量譜峰相互幹擾。樣品輻照後要進行放射化學分離處理，消除幹擾，提高中子活化分析的靈敏度和精確度，因此叫放射化學中子活化分析。其特點是分析靈敏度高。
高能量分辨率半導體探測器出現之後，許多γ射線能量峰可以分開。開始出現了（純）儀器中子活化分析；輻照後，不經過放射化學處理，直接進行γ射線能譜測量。根據特征能量峰計算含量。
中子活化分析，壹般應做以下幾項工作。
（壹）準備工作
主要是根據待測元素，查閱有關資料，考慮在何種能量中子照射下，產生核反應類型，測量哪幾個γ射線能量峰，以及可能產生的幹擾峰。預計放置冷卻時間等。
（二）樣品和標準樣品的制備
1.固體樣品
野外采回的土壤樣品和巖石（或礦物）樣品，經自然風幹、粉碎、研磨、過篩（100～200目），混合均勻，幹燥保存。稱樣50 mg到1g，用高純鋁箔包好（作好編號）。
根據待測元素的種類及核反應特征，制備標準樣品。壹般使用光譜純或分析純的待測元素的金屬或化合物，根據（估計）待測元素含量範圍，稱取壹定量的化學物質，經溶解、稀釋、混合，配制成標準溶液。取壹定量（如40μL）標準溶液滴在六層疊合的直徑6～10 mm的濾紙上，放在幹燥器中，自然幹燥後，與樣品相壹致的用高純鋁箔包好。
固體巖石標準樣品，壹般選用基體相同巖石作成標準樣品，以利於消除基體的影響。在我國通常使用美國地質調查局的USGSPCC-1（橄欖巖）、BCR-1（玄武巖）、AGV-1（安山巖）、G-2（花崗巖）以及中國地質標準巖石樣GSR3（玄武巖）和GSR1（花崗巖）等。
2.水樣品
水是環境中物質循環的紐帶，深受自然因素和人為因素的影響。
需要註意的是水中元素含量極微，在取水樣的容器中貯存期間其中金屬離子在不同pH值下被玻璃或聚乙烯容器吸附，引起濃度降低。壹般認為pH=1.5時，水在聚乙烯瓶中貯存壹個月無明顯影響。
由於水中許多元素濃度極低，因此經過預濃集，提高分析靈敏度。壹般采用離子交換、溶劑萃取、電沈積、低溫蒸發、活性炭吸附、***沈澱和冷凍幹燥等方法。常用的是冷凍幹燥、低溫蒸發（取100mL水在60～70℃下濃縮至1mL）和活性炭吸附法（取200mL水，調節pH=6.5，用30mg活性炭，攪拌15min後過濾）。
樣品包裝與標準樣制備與前述相同。
3.大氣氣溶膠樣品
采集氣溶膠樣品的方法，主要有自然重力沈降等八種。常用的方法是濾膜和撞擊式采樣器。
1）配有抽氣系統的過濾膜。有機膜或核孔濾膜（Nuclepore）對小粒徑顆粒有很高的收集效率。Whatman 41濾紙對亞微米顆粒收集效率達85%～90%。Zefluor濾膜在32 L/min流量條件下，對0.3μm顆粒收集效率達99%。聚苯乙烯纖維膜（Micro-sorban）和玻璃纖維膜（Glass-fibre）適於大流量采樣。
2）撞擊式采樣。主要是幹撞擊，適用於采集不同粒徑的氣溶膠顆粒。
4.標準參考物質樣品
標準參考物質是材質均勻，性能穩定，化學或物理性質已經準確測定，主要用作物質組成成分或特性測量的標準參考值，或用於評價測量方法，或用於校準儀器。
我國1991年由國家技術監督局審批發布的壹級標準物質，包括：地質、冶金、環境、核材料、物理學和物理化學等領域***529種。二級標準物質264種。
美國1991年國家標準技術研究院頒布的標準參考物質1160種。
中子活化分析主要選用國家標準物質或國際標準物質。如果對待測元素的準確度要求不是很高，也可以用標準試劑進行準確物質配制。
（三）反應堆照射與冷卻
制備好的樣品與標準樣品，裝於同壹容器送入反應堆進行照射。反應堆的類型各有不同（重水堆、輕水堆、遊泳池型堆等）。中國原子能研究院的重水反應堆中子註量率約為6×1013n·cm-2·s-1。根據待測核素半衰期長短選擇照射時間，壹般為10～15 h。從反應堆取出照射後的樣品和標準樣品，根據要求放置壹段時間（叫冷卻時間），使大量短壽核素進行衰變，可以減小劑量。同時依據待測核素半衰期及幹擾情況，確定冷卻時間。表11-1-3為土壤樣品中待分析的元素和冷卻時間的參考值。
表11-1-3 樣品的照射、冷卻時間及測定元素
（四）γ射線能譜測量
地質樣品和環境樣品成分十分復雜，反應堆照射後，生成多種核素。必須使用高能量分辨率的半導體探測器的多道γ能譜儀進行測量。
圖11-1-2為反應堆照射後，冷卻5 d，測得的含金黃鐵礦樣品部分γ能譜圖。清晰可見，198Au的γ射線能量峰412keV（見表11-1-1）。
用儀器中子活化分析測定基性巖、中性巖、酸性巖或堿性巖中輕稀土元素，其相對標準誤差在±（2%～5%）；重稀土元素為±（5%～7%）。對於超鎂鐵質巖石，由於其中稀土元素（REE）含量很低（＜1μg），而大量Fe、Cr、Ni、Co和Sc存在，構成嚴重幹擾，往往采用放射化學組分分離後測量效果較好。
中子照射引起核反應及核衰變過程中，伴生的特征X射線，有三組：①母元素俘獲中子後產生內轉換，使母元素發射特征X射線；②軌道電子俘獲使子元素產生特征X射線；③β衰變之後的內轉換，使子元素產生特征X射線。因此，特征X射線測量是儀器中子活化分析的重要組成部分。特別是重疊峰γ射線幹擾嚴重情況下，更顯有用。例如，鈮（Nb）僅有壹個穩定同位素93Nb（100%），熱中子照射後產生兩個同質異能素：94Nbm
圖11-1-2 含金黃鐵礦樣品γ射線譜
（T1/2 =6.6 min）和94 Nb（2×104 a），後者γ射線871 keV峰值很小，如圖11-1-3所示，鈮、鋯（Zr）常在壹起，但含量1μg鈮的X射線特征峰（16.614 keV）非常顯著，鋯不產生X射線，非常有利於測量Nb的含量。
圖11-1-3 Nb+2γ的γ和X射線（1μgNb*10mg Zr）