PGAA - módszerfejlesztés és alkalmazások
Standardizáció
A PGAA módszer egyik nagy előnye, hogy az elemzés standardok nélkül is elvégezhető. Ehhez azonban olyan spektroszkópiai adatokra van szükség, amelyeket előzetesen standardizáltunk. Egyik legnagyobb munkánk az elemek standardizálása volt. Ennek során a természetben előforduló valamennyi elemet besugároztuk elemi, vagy egyszerűbb vegyületek formájában az elemi spektroszkópiai adatok kimérése céljából. Továbbá minden elemet megmértünk sztöchiometrikus vegyület, vagy homogén keverék (főleg vizes oldat) formájában. A karakterisztikus csúcsok tulajdonságait az elemi spektrumokból származtattuk, azok abszolút intenzitásait pedig a második mérési sorozatban belső standardizálás segítségével. A hatásfok és az összetétel ismeretében az elemek parciális gamma-keltési hatáskeresztmetszete meghatározható volt a komparátor eleméhez képest.
Lásd: Révay, Z. and G. L. Molnár: Standardisation of the prompt gamma activation analysis method. Radiochimica Acta 91 (2003) 361-369.
PGAA analitikai adatkönyvtár
A spektroszkópiai adatkönyvtárat folyamatosan tökéletesítjük 1997 óta. A csúcsok energiáját a klór csúcsaihoz kalibráltuk, az adott elemet klór jelenlétében besugározva. A klór csúcsait nagy pontossággal határozták meg a grenoble-i kristályspektrométeren az ILL-ben. A karakterisztikus csúcsok parciális gamma-keltési hatáskeresztmetszetét belső standardizálással határoztuk meg. Az adatkönyvtár elérhető a PGAA kézikönyvben: Handbook of PGAA with neutron beams.
Mennyiségi elemzés
Az összetétel meghatározásakor feltételezzük, hogy valamennyi komponens megjelenik a spektrumban. Az elemek tömegarányát a csúcsterületek, a csúcshatásfokok és a parciális hatáskeresztmetszetek arányából számíthatjuk. Ez utóbbiakat az általunk kimért spektroszkópiai adatkönyvtárból vesszük. Az elemek koncentrációértékeit az egyes vonalakból számított tömegek súlyozott átlaga alapján határozzuk meg.
Alkalmazás az analitikában, safeguards-ban és az anyagtudományokban
- Tokozott hasadóanyagok azonosítása és jellemzése. (A projektet az Országos Atomenergia Hivatal és a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség is támogatja.) A lassú neutronok mélyen behatolnak a legtöbb anyagba, ezért a legtöbb védelmi anyag több centiméteres rétege is átengedi a neutronnyaláb számottevő hányadát. Bár a tok belsejében nem pontosan ismerjük a lokális neutronfluxust, a nagy hatáskeresztmetszetű anyagok intenzív jelük alapján azonosíthatók. A hasadóanyagok jellegzetes prompt-gamma és bomlási gamma spektruma vastag tokon keresztül is könnyen azonosítható: A kétféle spektrumot nyalábszaggató segítségével mérhetjük meg: a nyitott fázisban rögzítjük a prompt-gamma spektrumot, a zárt fázisban pedig a késő gamma-fotonokat. A szaggatott nyalábban történő mérés nagy hatáskeresztmetszetű anyagba rejtett hasadóanyag kimutatását is lehetővé teszi, mivel a nyitott fázisban rögzített bomlási gamma-fotonokat nem zavarja a tokanyag intenzív prompt-gamma sugárzása. A jellegzetes spektrumuk alapján a tokba rejtett hasadóanyagok gyorsan kimutathatók. Hosszabb méréssel az uránizotópok, vagy a hasadványtermékek karakterisztikus vonalai alapján megállapítható a dúsítás is. A tokba helyezett hasadóanyag tömege is becsülhető.
- Észak-Amerikai paleoindián ásatási helyekről származó meteor- és talajminták vizsgálata. (Együttműködés Richard B. Firestone-nal, Lawrence Berkelet National Laboratory.) PGAA módszerrel meghatároztuk néhány Észak-Amerikai talaj- és meteorit (vas-nikkel és üvegszerű szén) minta összetételét. Az eredmények hozzájárultak egy új elmélet megalapozásához, amely szerint 13000 évvel ezelőtt Észak-Amerikában becsapódott egy nagyméretű meteor, amely számos faj kihalását eredményezte.
- Fullerén minták elemzése. (Együttműködés Braun Tiborral, ELTE.) C60 és C70 fullerén mintákat mértünk PGAA módszerrel, hogy a szén mint fő összetevő mellett kimutassuk a nyomszennyezőket. Az azonosított elemel (H, Cl, S) információval szolgáltak a fullerének előállítási technológiájára vonatkozóan.
