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核科学前沿系列报告之十七
嫦娥五号月壤中子活化分析研究
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近期，原子能院中子活化分析团队准确测定嫦娥五号月壤样品中40余种化学元素含量的新闻屡屡刷屏，央视等很多媒体都对此研究成果进行了报道。此次研究成果对于我国后续的月球探测与资源开发利用提供了重要的基础数据。
年4月7日，核工业研究生部有幸邀请到了中国原子能科学研究院核物理研究所中子活化分析团队肖才锦研究员，于当日下午两点在核工业学院大兴校区三层阶梯教室为同学们带来“嫦娥五号月壤中子活化分析研究”主题报告。
肖老师首先为同学们简单介绍了中子活化分析方法的原理、特性和应用领域等知识，再具体讲述了嫦娥五号月壤的中子活化分析研究工作，最后介绍了中子活化分析技术的研究进展。
01
中子活化分析简介
肖老师指出，中子活化分析(NeutronActivationAnalysis)通常是利用反应堆中子轰击待分析的样品，通过核反应使其中多种元素(每种元素的至少一种同位素)生成放射性核素，根据这些核素衰变中发射特征射线的性质和强度，对相应元素进行定性、定量分析的方法。中子活化分析具有非破坏、高准度、多元素等独特优势，是元素分析的一种基准方法。该方法常需要天平、反应堆和高纯锗探测器等仪器设备。
该方法广泛应用于材料科学、宇宙科学、地球科学、环境科学、生物医学、法医学、考古学、标准物质定值等领域。肖老师还为我们介绍了原子能院活化分析实验室的光荣历史——拥有50余年的中子活化分析经验，自年以来获得过4次国家科技进步奖，多次部级科技进步奖和发明奖。
02
月壤中子活化分析研究
肖老师介绍，年12月嫦娥五号月球样品采样返回，原子能院中子活化分析团队受中国天文台和探月中心的委托对月壤进行中子活化分析研究。团队分析了三个样品，目前已经得到研究结果来自短照(微堆)和长照(泳池堆)两个样品。
肖老师为我们具体介绍了样品测量的实验参数、质控标样和定量方法。最终团队精确测定了月壤中40多种元素含量，并与美国阿波罗号月壤样品做了对比分析，有很多新的发现，研究成果发表在了国际化学领域顶级期刊之一的《美国化学会志》。
肖老师指出，嫦娥五号月壤样品的高准度化学成分分析，对月球的形成和演化及月球资源的开发和利用具有重要意义。嫦娥五号月壤中子活化分析方法对于我国未来探月工程四期采集的月壤高准度分析以及在火星、小行星采样分析都具有重要意义。
03
中子活化分析研究进展
肖老师首先为我们介绍了CARR中子活化分析研究平台，其规划包括以下五种技术：常规中子活化分析(INAA)、缓发中子测量技术(DNC)、瞬发伽马活化分析(PGAA)、中子深度剖面技术(NDP)和微束中子活化分析。平台具有三条中子束流管线，包括热中子束、冷中子束和堆内辐照管及跑兔系统。
肖老师紧接着介绍了三星堆考古样品分析及产地溯源研究。团队对从三星堆不同青铜器取样的13个泥芯样品进行了分析，利用中子活化分析方法测定了其元素指纹，并基于土壤基因方法进行样品产地溯源，确定了三星堆青铜器在四川本地铸造，三星堆文明来源于古蜀文明。
肖老师还介绍了大气颗粒物PM2.5的研究工作。自年至今，在IAEA项目支持下，利用Gent采样器在北京采集PM2.5和PM10样品，建立了大气颗粒物样本库和数据库。
肖老师补充介绍了中子深度剖面分析技术。该技术可用于锂电池原位无损动态测试，He的深度分布——材料辐照损伤研究等方面。原子能院在NDP研究方面的进展主要在于薄膜厚度(纳米级)测量方法、NDP装置升级、锂电池原位分析等。
最后肖老师介绍了瞬发伽马活化分析技术，该技术可以在氢能利用中实时在线测试氢催化反应过程，在锆包壳吸氢研究方面具有重要的应用。
会后提问环节
1.中子活化分析技术和超强质谱分析技术相比有什么优缺点？
质谱法主要用于分析一些重型核素，一般每次只能分析一种，灵敏度比很多方法都要高。但是制样困难，质控方面也不如活化分析。中子活化分析不需要化学处理过程，如果和放化剥离结合起来灵敏度会提高两到三个量级。无损、准确度是其特点，这两种方法是互补的。
2.分析月壤的取样量？中国的月壤和美国的月壤的分析结果的差别？
一般最佳取样量为毫克，研究发现取这个量的时候样品是比较均匀的。随后肖老师对中美月壤元素含量差异进行了介绍，并讲述了导致这种差异的原因。
END
编辑
郭浩
摄影
罗淏天
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