Transcript Analyse par activation : supplément

Analyse par activation
Limites de détection
par
Gilles REVEL
Docteur ès sciences
Directeur de recherche au CNRS
Laboratoire Pierre-Süe CEA-CNRS
Tableau 1
Activation aux neutrons de réacteur....................................
Tableau 2
Activation aux neutrons de 14 MeV .....................................
P 2 567 - 2
−
5
Tableau 3
Activation aux photons γ .........................................................
−
7
Tableau 4
Activation aux particules chargées ......................................
−
9
es données numériques et les limites de détection concernant les quatre
modes d’irradiation couramment utilisés en analyse par activation (neutrons de réacteur, neutrons de 14 MeV, photons γ et particules chargées) sont
réunies ici.
Pour la description des méthodes d’analyse par activation, on se reportera à
l’article P 2 565.
D
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
Form. P 2 567 − 1
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
ANALYSE PAR ACTIVATION ______________________________________________________________________________________________________________
Nous avons distingué les quatre modes d’irradiation les plus couramment utilisés :
— neutrons de réacteur (tableau 1) ;
— neutrons de 14 MeV (tableau 2) ;
— photons γ (tableau 3) ;
— particules chargées (tableau 4).
Ces tableaux regroupent :
— l’élément à doser (classé par numéro atomique croissant) et sa
masse atomique (pour C = 12) ;
— la réaction nucléaire utilisable ;
— l’abondance isotopique de l’isotope cible θ ;
— la période de décroissance T (d’après le tableau des nucléides
de Pfennig et al., Doc. P 2 565) ;
— l’énergie des deux principales raies γ, par % décroissant ;
— les principaux éléments susceptibles de conduire au même
radio-isotope que celui utilisé pour le dosage, avec la réaction
nucléaire correspondante (interférences) ;
— la limite de détection LD.
Ces limites de détection ne sont qu’indicatives. Pour une réaction
nucléaire donnée, elles dépendent non seulement des conditions
d’irradiation et de mesure mais aussi des autres radio-isotopes en
présence. Les valeurs indiquées sont celles que l’on peut espérer
atteindre dans les conditions spécifiées.
À partir des données numériques et connaissant les conditions
expérimentales exactes, il est toujours possible de calculer une
limite de détection théorique en appliquant la formule (17) ou la formule (19) de l’article P 2 565. La valeur obtenue restera théorique et
seule la limite calculée au moment de la mesure aura un sens précis.
Tableau 1 – Activation aux neutrons de réacteur (1)
Élément
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
F
18,998
19F(n,γ)20F
100
0,0095
11,0 s
1,634
Na
22,990
23Na(n,γ)24Na
100
0,52
14,96 h
1,368-2,754
28Al(n,α)
24Mg(n,p)
10−5
Mg
24,305
26Mg(n,γ)27Mg
11,01
0,037
9,46 min
0,844-1,014
30Si(n,α)
10−2
Al
26,982
27Al(n,γ)28Al
100
0,226
2,24 min
1,779
28Si(n,p)
31P(n,α)
10−3
Si
28,086
30Si(n,γ)31Si
3,1
0,10
2,62 h
1,266
31P(n,p)
34S(n,α)
10−2
P
30,974
31P(n,γ)32P
100
0,16
14,26 j
pas de γ
32S(n,p)
10−2
S
32,066
34S(n,γ)35S
36S(n,γ)37S
4,21
0,02
0,29
0,20
87,5 j
5,05 min
pas de γ
3,104
35Cl(n,p)
37Cl(n,p)
10−1
Cl
35,453
37Cl(n,γ)38mCl
37Cl(n,γ)38Cl
24,23
24,23
0,005
0,42
0,71 s
37,18 min
0,671
1,642−2,168
10−2
10−5
Ar
39,948
40Ar(n,γ)41Ar
99,60
0,64
1,83 h
1,294
10−6
K
39,098
41K(n,γ)42K
6,73
1,4
12,36 h
1,525
Ca
40,078
44Ca(n,γ)45Ca
46Ca(n,γ)47Ca
48Ca(n,γ)49Ca
2,086
0,004
0,187
0,8
0,72
1,1
163 j
4,54 j
8,72 min
0,808-1,296
3,084-4,072
10−2
Sc
44,956
45Sc(n,γ)46mSc
45Sc(n,γ)46Sc
100
100
12
27
18,7 s
83,8 j
0,142
0,889-1,12
10−6
10−7
Ti
47,867
50Ti(n,γ)51Ti
5,4
0,179
5,8 min
0,320-0,929
51V(n,p)
10−3
V
50,942
51V(n,γ)52V
99,75
4,9
3,75 min
1,434
52Cr(n,p)
10−6
Cr
51,996
50Cr(n,γ)51Cr
4,35
15
27,70 j
0,320
Mn
54,938
55Mn(n,γ)56Mn
100
13,2
2,58 h
0,847-1,811
Fe
55,845
58Fe(n,γ)59Fe
0,28
1,3
44,51 j
1,099-1,292
10−3
Co
58,933
59Co(n,γ)60Co
100
37,2
5,27 ans
1,173-1,332
10−5
Ni
58,693
64Ni(n,γ)65Ni
0,926
1,6
2,52 h
1,482-1,115
10−4
Cu
63,546
63Cu(n,γ)64Cu
65Cu(n,γ)66Cu
69,17
30,83
4,6
2,2
12,70 h
5,1 min
β+ 1,346
1,039
Form. P 2 567 − 2
Interférences
(3)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
LD (µg)
(4)
10−3
42Ca(n,p)
10−5
10−5
56Fe(n,p)
66Zn(n,p)
10−7
10−5
10−4
_____________________________________________________________________________________________________________
ANALYSE PAR ACTIVATION
Tableau 1 – Activation aux neutrons de réacteur (1)(suite)
Élément
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
Zn
65,39
64Zn(n,γ)65Zn
68Zn(n,γ)69mZn
48,6
18,8
0,75
0,072
245 j
13,8 h
1,115
0,439
10−4
10−4
Ga
69,72
71Ga(n,γ)72Ga
39,89
4,7
14,1 h
0,834-0,630
10−5
Ge
72,61
74Ge(n,γ)75mGe
74Ge(n,γ)75Ge
76Ge(n,γ)77Ge
35,94
35,94
7,44
0,14
0,50
0,15
48 s
83 min
11,3 h
0,140
0,199
0,264-0,215
10−3
10−3
10−1
As
74,92
75As(n,γ)76As
100
4,3
26,4 h
0,559-0,657
10−7
Se
78,96
74Se(n,γ)75Se
76Se(n,γ)77mSe
0,89
9,36
46
22
119,7 j
17,4 s
0,265-0,136
0,162
10−5
10−4
Br
79,90
79Br(n,γ)80Br
81Br(n,γ)82Br
50,69
49,31
8,3
2,7
17,6 min
35,34 h
0,616-0,666
0,776-0,554
10−5
10−6
Rb
85,47
85Rb(n,γ)86mRb
85Rb(n,γ)86Rb
87Rb(n,γ)88Rb
72,17
72,17
27,84
0,06
0,51
0,10
1,0 min
18,7 j
17,8 min
(0,556)
1,077
1,836-0,898
10−2
10−4
10−2
Sr
87,62
84Sr(n,γ)85Sr
86Sr(n,γ)87mSr
88Sr(n,γ)89Sr
0,56
9,86
82,58
0,8
1,0
0,006
64,9 j
2,8 h
50,5 j
0,514
0,388
0,909
10−3
10−5
Y
88,91
89Y(n,γ)90mY
100
0,001
3,19 h
0,202-0,480
10−1
Zr
91,22
94Zr(n,γ)95Zr
96Zr(n,γ)97Zr
17,38
2,80
0,05
0,020
64,0 j
16,8 h
0,757-0,724
0,508-1,148
53 s
0,743
↓β
97mNb
Interférences
(3)
LD (µg)
(4)
U (fission)
U (fission)
10−3
10−3
Nb
92,91
93Nb(n,γ)94mNb
100
0,1
6,26 min
0,871
U (fission)
10−2
Mo
95,94
98Mo(n,γ)99Mo
24,13
0,14
66,0 h
0,740-0,182
U (fission)
10−4
9,63
0,19
6,0 h
14,6 min
0,140
0,192-0,591
U (fission)
10−4
14,2 min
0,307-0,545
31,6
18,7
1,3
0,47
39,3 j
4,44 h
0,497-0,610
0,724-0,469
Ru
101,07
↓β
99mTc
100Mo(n,γ)101Mo
↓β
101Tc
102Ru(n,γ)103Ru
104Ru(n,γ)105Ru
↓β
105Rh
10−5
10−5
35,36 h
0,318-0,306
Rh
102,91
103Rh(n,γ)104mRh
103Rh(n,γ)104Rh
100
100
11
145
4,4 min
42 s
0,051
0,556-1,237
10−4
10−4
Pd
106,42
106Pd(n,γ)107mPd
108Pd(n,γ)109Pd
27,33
26,46
0,013
8,7
21,3 s
13,5 h
0,214
0,311-0,647
10−2
10−5
↓β
109mAg
39,6 s
0,088
0,633-0,434
0,658-0,885
0,658
10−4
10−5
10−5
0,528-0,492
10−5
β+
Ag
107,87
107Ag(n,γ)108Ag
109Ag(n,γ)110mAg
109Ag(n,γ)110Ag
51,84
48,161
48,161
36
4,4
87
2,41 min
249,9 j
24,4 s
Cd
112,41
114Cd(n,γ)115Cd
28,73
0,30
53,4 h
4,5 h
0,336
ln
114,82
113ln(n,γ)114mln
115ln(n,γ)116m1ln
115ln(n,γ)116m2ln
115ln(n,γ)116ln
4,3
95,7
95,7
95,7
8,5
161
92
44
49,5 j
54 min
2,16 s
14 s
0,558-0,725
1,294-1,097
0,164
1,294
10−5
10−7
10−6
10−3
Sn
118,70
116Sn(n,γ)117mSn
122Sn(n,γ)123mSn
124Sn(n,γ)125mSn
124Sn(n,γ)125Sn
14,53
4,63
5,79
5,79
0,006
0,15
0,13
0,005
13,6 j
40 min
9,5 min
9,64 j
0,159
0,160
0,332
1,067-1,089
10−3
10−2
Sb
121,76
121Sb(n,γ)122Sb
123Sb(n,γ)124Sb
57,36
42,64
5,9
4,0
2,7 j
60,3 j
0,564-0,693
0,603-1,691
10−7
10−5
↓β
115mln
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
Form. P 2 567 − 3
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
ANALYSE PAR ACTIVATION ______________________________________________________________________________________________________________
Tableau 1 – Activation aux neutrons de réacteur (1)(suite)
Élément
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
Te
127,60
128Te(n,γ)129Te
130Te(n,γ)131Te
31,69
33,80
0,20
0,20
69,6 min
25 min
0,460-0,487
0,150-0,450
↓β
131I
Interférences
(3)
LD (µg)
(4)
10−2
10−3
8,02 j
0,364-0,637
I
126,90
127I(n,γ)128I
100
6,15
25,0 min
β+ 0,443-0,527
10−5
Cs
132,91
133Cs(n,γ)134Cs
100
29
2,06 ans
β+ 0,605-0,796
10−6
Ba
137,33
130Ba(n,γ)131Ba
138Ba(n,γ)139Ba
0,106
71,70
6,5
0,45
11,5 j
83,06 min
β+ 0,496-0,124
0,166-(1,421)
U (fission)
10−2
10−4
La
138,91
139La(n,γ)140La
99,91
9,4
40,27 h
1,596-0,487
U (fission)
10−7
Ce
140,12
140Ce(n,γ)141Ce
142Ce(n,γ)143Ce
88,48
11,08
0,58
0,95
32,50 j
33,0 h
0,145
0,293-0,665
U (fission)
10−4
10−3
Pr
140,91
141Pr(n,γ)142Pr
100
11,5
19,13 h
1,576
10−5
Nd
144,24
146Nd(n,γ)147Nd
148Nd(n,γ)149Nd
150Nd(n,β)151Nd
17,19
5,76
5,64
1,4
2,5
1
10,98 j
1,73 h
12,4 min
0,531-0,091
0,211-0,114
0,256-1,180
10−3
10−3
10−3
Sm
150,36
152Sm(n,γ)153Sm
154Sm(n,γ)155Sm
26,7
22,7
206
7,2
46,27 h
22,4 min
0,103
0,104-0,246
10−7
10−4
Eu
151,97
151Eu(n,γ)152Eu
153Eu(n,γ)154Eu
47,8
52,2
6840
370
13,3 ans
8,8 ans
0,122-0,344
1,274-0,723
10−7
10−6
Gd
157,25
158Gd(n,γ)159Gd
160Gd(n,γ)161Gd
24,84
21,86
2,3
1,5
18,48 h
3,66 min
0,364
0,361-0,315
10−3
10−4
Tb
158,93
159Tb(n,γ)160Tb
100
23,1
72,3 j
0,879-0,299
10−5
Dy
162,50
164
Dy(n,γ)165mDy
164Dy(n,γ)165Dy
28,2
28,2
1700
2700
86 s
2,35 h
0,515-0,108
0,095-(0,362)
10−7
10−6
Ho
164,93
165Ho(n,γ)166Ho
100
60
26,8 h
0,081
10−5
Er
167,26
166Er(n,γ)167mEr
170Er(n,γ)171Er
33,6
14,9
15
8
2,3 s
7,52 h
0,208
0,308-0,296
10−3
10−5
Tm
168,93
169Tm(n,γ)170Tm
100
105
128,6 j
0,084
10−5
Yb
173,04
168Yb(n,γ)169Yb
174Yb(n,γ)175Yb
0,13
31,8
2400
100
32,0 j
4,2 j
0,198-0,177
0,396-0,283
10−3
10−5
Lu
174,97
175Lu(n,γ)176mLu
176Lu(n,γ)177Lu
97,41
2,59
15
2000
3,68 h
6,71 j
0,088
0,208-0,113
10−5
10−5
Hf
178,49
178Hf(n,γ)179mHf
179Hf(n,γ)180mHf
180Hf(n,γ)181Hf
27,30
13,63
35,10
53
0,45
13
18,7 S
5,5 h
42,39 j
0,215
0,332-0,443
0,482-0,133
10−5
10−4
10−5
Ta
180,95
181Ta(n,γ)182Ta
99,99
20
114,43 j
1,121-1,221
10−5
W
183,84
186W(n,γ)187W
28,6
36
23,72 h
0,686-0,480
10−6
Re
186,21
185Re(n,γ)186Re
187Re(n,γ)188mRe
187Re(n,γ)188Re
37,40
62,60
62,60
114
2,6
75
89,25 h
18,6 min
16,98 h
0,137-0,122
0,106
0,155-0,633
10−5
Os
190,23
184Os(n,γ)185Os
190Os(n,γ)191Os
192Os(n,γ)193Os
0,02
26,4
41
3000
3,5
3,1
95 j
15,4 j
30,5 h
0,646-0,875
0,129
0,139-0,460
10−4
10−3
10−3
Ir
192,22
191Ir(n,γ)192Ir
193Ir(n,γ)194Ir
37,3
62,7
930
105
73,8 j
19,15 h
0,317-0,468
0,328-0,294
10−7
10−7
Pt
195,08
198Pt(n,γ)199Pt
7,2
4
30,8 min
0,543-0,494
10−5
3,14 j
0,158-0,208
10−5
Form. P 2 567 − 4
↓β
199Au
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
10−7
_____________________________________________________________________________________________________________
ANALYSE PAR ACTIVATION
Tableau 1 – Activation aux neutrons de réacteur (1)(suite)
Élément
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
Au
196,97
197Au(n,γ)198Au
100
98,7
2,7 j
0,412
10−8
Hg
200,59
196Hg(n,γ)197mHg
202Hg(n,γ)203Hg
0,15
29,86
110
5
23,8 h
46,59 j
0,134
0,279
10−5
10−5
TI
204,38
205TI(n,γ)206TI
70,48
0,11
4,2 min
(0,803)
10−2
Bi
208,98
209Bi(n,γ)210Bi
100
0,023
5,01 j
(0,266-0,305)
10−2
Th
232,04
232Th(n,γ)233TH
100
7
22,3 min
0,087-0,459
27,0 j
0,312-0,300
U
238,03
238U(n,γ)239U
23,5 min
0,075
2,355 j
0,106-0,278
↓β
239Pa
↓β
99,27
2,7
239Np
Interférences
(3)
LD (µg)
(4)
10−5
10−6
(1) Seules les réactions (n,γ) sont indiquées. Ces réactions sont celles utilisées en NAA dans la très grande majorité des cas. Toutefois, quelques éléments tels que
le calcium, le titane, le nickel... sont couramment dosés au cours des analyses multiélémentaires par des réactions (n,p) ou (n,α).
(2) Section efficace dans les neutrons thermiques (E = 0,025 eV).
(3) Dans la pratique, le risque d’interférences est particulièrement faible aux neutrons de réacteur, les réactions (n,p) et (n,α) étant dans la très grande majorité des
cas beaucoup moins probables que les réactions (n,γ) et les flux de neutrons rapides nécessaires à ces réactions moins intenses que les flux thermiques
(figure 4, P 2 565).
(4) Conditions d’irradiation :
— flux 1014 n · cm−2 · s−1 ;
— durée à saturation ou 3 jours au plus.
Conditions de mesure :
— β : rendement 10 % ;
— γ : rendement 2 % sur le pic 1332 keV de Co (détecteur à semi-conducteur).
Tableau 2 – Activation aux neutrons de 14 MeV
Élément (1)
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
B
10,811
11B(n,α)8Li
80,1
1,4 · 10−4
0,84 s
pas de γ
10
N
14,007
14N(n,2n)13N
99,634
5,7 · 10−3
9,96 min
β+
10
O
15,999
16O(n,p)16N
99,762
49 · 10−3
7,13 s
6,129-7,115
1
F
18,998
19F(n,p)19O
19F(n,2n)18F
100
100
0,135
6 · 10−2
27,1 s
109,7 min
0,197-1,357
β+
Na
22,990
23Na(n,p)23Ne
100
33,9 · 10−3
37,2 s
0,440-1,639
Mg
24,305
24Mg(n,p)24Na
78,99
0,19
14,96 h
2,754-1,360
Al
26,982
27Al(n,p)27Mg
27Al(n,α)24Na
100
100
79 · 10−3
116 · 10−3
9,46 min
14,96 h
0,844-1,014
2,754−1,360
Si
28,086
28Si(n,p)28Al
92,23
0,22
2,246 min
1,779
27Al(n,γ)
; 31P(n,α)
5
P
30,974
31P(n,α)28Al
100
0,15
2,246 min
1,779
27Al(n,γ)
; 28Si(n,p)
5
Ti
47,867
48Ti(n,p)48Sc
73,8
93 · 10−3
43,67 h
0,984-1,312
51V(n,α)
V
50,942
51V(n,p)51Ti
51V(n,α)48Sc
99,750
99,750
27 · 10−3
29 · 10−3
5,8 min
43,67 h
0,320-0,928
0,984-1,312
50Ti(n,γ)48Ti(n,p)
10
100
Cr
51,996
52Cr(n,p)52V
83,789
77,7 · 10−3
3,75 min
1,434
51V(n,γ) ; 55Mn(n,α)
1
Mn
54,938
55Mn(n,α)52V
100
32 · 10−3
3,75 min
1,434
51V(n,γ)
Interférences
18O(n,γ)
LD (µg)
(3)
1
10
10
23Na(n,γ)
; 27Al(n,α)
26Mg(n,γ) ; 30Si(n,α)
23Na(n,γ) ; 24Mg(n,p)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
; 52Cr(n,p)
10
1
5
10
Form. P 2 567 − 5
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
ANALYSE PAR ACTIVATION ______________________________________________________________________________________________________________
Tableau 2 – Activation aux neutrons de 14 MeV(suite)
Élément (1)
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
σ (barn)
(2)
T
Eγ
(MeV)
Fe
55,845
56Fe(n,p)56Mn
91,72
0,11
2,58 h
0,847-1,811
55Mn(n,γ)
; 59Co(n,α)
20
Co
58,933
59Co(n,α)56Mn
100
35 · 10−3
2,58 h
0,847-1,811
55Mn(n,α)
; 56Fe(n,p)
10
Ni
58,693
58Ni(n,2n)57Ni
68,077
31 · 10−3
36,0 h
β+-1,378
10
Cu
63,546
63Cu(n,2n)62Cu
69,17
0,51
9,74 min
β+ (1,173)
1
Zn
65,39
64Zn(n,p)64Cu
64Zn(n,2n)63Zn
66Zn(n,p)66Cu
48,6
48,6
27,9
0,39
0,1
0,08
12,7 h
38,1 min
5,1 min
β+-1,346
β+-0,670
1,039
Ga
69,72
69Ga(n,α)66Cu
69Ga(n,2n)68Ga
71Ga(n,2n)70Ga
60,11
60,11
39,89
0,1
0,55
0,7
5,1 min
67,6 min
21,15 min
1,039
β+
(1,040)
Ge
72,61
76Ge(n,2n)75Ge
7,44
1,82
83 min
0,265-0,199
10
Se
78,96
82Se(n,2n)81Se
8,73
1,5
57,3 min
0,260-0,276
10
Br
79,90
79Br(n,2n)78Br
49,31
1,1
6,46 min
β+-0,614
1
Zr
91,22
90Zr(n,2n)89Zr
51,45
80 · 10−3
4,2 min
β+-0,507
10
Mo
95,94
92Mo(n,2n)91Mo
14,84
0,19
15,5 min
β+-1,637
10
Rh
102,91
103Rh(n,α)100Tc
100
60 · 10−3
15,8 s
0,540-0,591
10
Pd
106,42
110Pd(n,α)107Ru
11,72
14 · 10−3
3,8 min
0,194-0,848
10
Ag
107,87
109Ag(n,2n)108Ag
48,16
0,8
2,41 min
0,633-0,434
5
Sb
121,76
121Sb(n,2n)120Sb
57,36
0,75
16 min
β+-1,171
2
Te
127,60
130Te(n,2n)129Te
33,80
0,60
69,6 min
0,460-0,487
20
I
126,90
127I(n,2n)126I
100
1,12
13,11 j
β+-0,389-0,666
5
Pr
140,91
141Pr(n,2n)140Pr
100
2,06
3,4 min
β+-(1,596)
1
Ta
180,95
181Ta(n,2n)180mTa
99,99
0,9
8,15 h
0,093-0,104
10
Pt
195,08
198Pt(n,2n)197Pt
7,2
2,8
18,3 h
0,077-0,191
197Au(n,p)
50
TI
204,38
205TI(n,p)205Hg
70,48
30 · 10−3
5,2 min
0,204
208Pb(n,α)
20
Pb
207,2
208Pb(n,α)205Hg
52,4
1,6 · 10−3
5,2 min
0,204
Bi
208,98
209Bi(n,α)206TI
100
10−3
4,2 min
0,73
Interférences
63Cu(n,γ)
65Cu(n,γ)
; 69Ga(n,α)
65Cu(n,γ)
; 66Zn(n,p)
70Ge(n,p)
205TI(n,p)
(1) Éléments les plus souvent cités uniquement.
(2) Section efficace dans les neutrons de 14 MeV.
(3) Conditions d’irradiation :
— flux 10−9 n · cm−2 · s−1 ;
— durée à saturation ou 1 heure au plus.
Conditions de mesure :
— β : rendement 10 % ;
— γ : rendement 2 % sur le pic 1332 keV de Co (détecteur à semi-conducteur).
Form. P 2 567 − 6
; 65Cu(n,2n)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
; 204Hg(n,γ)
205TI(n,γ)
LD (µg)
(3)
20
5
10
10
1
1
10
500
_____________________________________________________________________________________________________________
ANALYSE PAR ACTIVATION
Tableau 3 – Activation aux photons γ
Élément (1)
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
Seuil (2)
(MeV)
T
Eγ
(MeV)
C
12,011
12C(γ,n)11C
98,90
18,7
20,38 min
β+
14N(γ,t)
; 16O(γ,αn)
10−3
N
14,007
14N(γ,n)13N
99,634
10,6
9,96 min
β+
16O(γ,t)
; 18F(γ,α2n)
10−2
O
15,999
16O(γ,n)15O
99,762
15,7
2,03 min
β+
F
18,998
19F(γ,n)18F
100
10,4
109,7 min
β+
Na
22,990
23Na(γ,n)22Na
23Na(γ,αn)18F
100
100
12,4
27
2,60 a
109,7 min
β+-1,275
β+
Mg
24,305
25Mg(γ,p)24Na
10
12,1
14,96 h
2,754-1,369
P
30,974
31P(γ,n)30P
100
12,4
2,50 min
β+-(2,235)
32S(γ,np)
10−2
S
32,066
32S(γ,pn)30P
95,02
19,15
2,50 min
β+-(2,235)
31P(γ,n)
10−1
Cl
35,453
35Cl(γ,n)34Cl
75,77
12,6
32,0 min
β+-2,127
1,176
2 · 10−1
K
39,098
39K(γ,n)38K
93,26
13,1
7,6 min
β+-2,168
10−2
Ca
40,078
43Ca(γ,p)42K
44Ca(γ,p)43K
0,135
2,086
10,7
12,2
12,36 h
22,2 h
1,525
0,373-0,618
10
Sc
44,956
45Sc(γ,n)44Sc
100
11,3
3,92 h
β+-1,157
10−2
Ti
47,867
46Ti(γ,n)45Ti
48Ti(γ,p)47Sc
49Ti(γ,p)48Sc
8,0
73,8
5,5
13,2
11,5
11,4
3,08 h
3,35 j
43,67 h
β+-(0,720)
0,159
0,984-1,312
3 · 10−1
V
50,942
50V(γ,2n)48V
0,25
20,8
15,97 j
β+-0,964-1,312
10
Cr
51,996
52Cr(γ,n)51Cr
83,79
12,5
27,7 j
0,320
Fe
55,845
54Fe(γ,n)53Fe
57Fe(γ,p)56Mn
5,8
2,2
13,8
21
8,51 min
2,58 h
β+-0,378
0,847-1,811
1
Ni
58,693
58Ni(γ,n)57Ni
68,08
12,2
36,0 h
β+-1,378-1,920
6 · 10−2
Cu
63,546
63Cu(γ,n)62Cu
65Cu(γ,n)64Cu
69,17
30,73
10,9
9,7
9,74 min
12,7 h
β+-(1,173)
β+-1,346
Zn
65,39
64Zn(γ,n)63Zn
68Zn(γ,p)67Cu
48,6
18,8
11,9
10
38,1 min
61,9 h
β+-0,670-0,9962
0,185
10−2
Ga
69,72
69Ga(γ,n)68Ga
60,11
10,3
67,63 min
β+-1,077
5 · 10−3
Ge
72,61
74Ge(γ,p)73Ga
76Ge(γ,n)75Ge
35,94
7,44
10,9
9,5
4,86 h
83 min
0,297-0,326
0,265-0,199
10−1
As
74,92
75As(γ,n)74As
100
9,8
17,77 j
β+-0,596-0,635
10−2
Br
79,90
79Br(γ,n)78Br
50,69
10,6
6,46 min
β+-0,614
10−2
Rb
85,47
85Rb(γ,n)84mRb
72,17
10,5
20,5 min
0,465-0,216
10−2
Sr
87,62
88Sr(γ,n)87mSr
82,88
11,1
2,81 h
0,388
10−3
Interférences
(3)
; 18F(γ,tn)
10−2
; 3Na(γ,αn)
10−3
20Ne(γ,αn)
20Ne(γ,np)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
LD (µg)
(4)
5 · 10−2
19F(γ,n)
10−1
56Fe(γ,αn)
66Zn(γ,
np)
10−1
10−3
5 · 10−2
Form. P 2 567 − 7
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
ANALYSE PAR ACTIVATION ______________________________________________________________________________________________________________
Tableau 3 – Activation aux photons γ (suite)
Élément (1)
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
Seuil (2)
(MeV)
T
Eγ
(MeV)
Zr
91,22
90Zr(γ,n)89mZr
91Zr(γ,2n)89Zr
51,45
11,22
11,9
19,2
4,16 min
78,4 h
β+-1,507
β+-1,713
5 · 10−2
Mo
95,94
92Mo(γ,n)91Mo
14,84
13,1
15,5 min
β+-1,637
10−2
Ru
101,07
96Ru(γ,n)95Ru
5,52
10,2
1,65 h
β+-0,336-1,097
10−1
Rh
102,91
103Rh(γ,2n)101Rh
100
16,8
4,4 j
0,307-0,545
1
Ag
107,87
107Ag(γ,n)106Ag
51,84
9,4
24 min
β+-0,512
2 · 10−2
Cd
112,41
106Cd(γ,n)105Cd
1,25
12,2
55,5 min
β+-0,962-1,302
5 · 10−1
Sn
118,71
112Sn(γ,n)111Sn
0,97
11,1
35,3 min
β+-1,153-1,915
1
Sb
121,76
123Sb(γ,n)122Sb
42,64
8,9
2,7 j
β+-0,564-0,693
10−2
I
126,90
127I(γ,n)126I
100
9,2
13,1 j
β+-0,389-0,666
10−1
Cs
132,91
133Cs(γ,n)132Cs
100
9,1
6,47 j
β+-0,668-0,465
10−1
Ba
137,33
138Ba(γ,n)137mBa
71,70
8,6
2,55 min
0,662
10−2
Pr
140,91
141Pr(γ,2n)139Pr
100
17,2
4,5 h
β+-1,347-1,631
10−3
Ta
180,95
181Ta(γ,n)180Ta
99,99
7,6
8,15 h
0,093-0,104
10−2
Ir
192,22
191Ir(γ,n)190Ir
37,3
8,1
11,8 j
0,187-0,605
10−1
Au
196,97
197Au(γ,n)196Au
100
8,1
6,2 j
0,356-0,333
10−3
Hg
200,59
198Hg(γ,n)197Hg
9,97
64,1 h
0,077-0,191
10−1
TI
204,38
203TI(γ,n)202TI
29,54
7,9
12,23 j
0,440-0,520
10−2
Pb
207,2
204Pb(γ,n)203Pb
1,4
8,4
51,9 h
0,279-0,401
10−1
Interférences
(3)
LD (µg)
(4)
(1) Éléments les plus souvent cités uniquement.
(2) Seuil de la réaction nucléaire. La valeur de la section efficace n’est pas indiquée car elle dépend de l’énergie du rayonnement incident.
Pour les réactions endothermiques, il faut en général une énergie nettement supérieure à celle du seuil pour avoir une probabilité de réaction notable.
(3) Le risque d’interférences dépend du seuil de la réaction incidente et de l’énergie utilisée. Il peut parfois être contrôlé en faisant deux ou trois irradiations à des
énergies différentes.
(4) Conditions d’irradiation :
— faisceau d’électrons 35 MeV, 50 µA ;
— durée à saturation ou 1 heure au plus.
Conditions de mesure :
— β : rendement 10 % ;
— γ : rendement 2 % sur le pic 1332 keV de Co (détecteur à semi-conducteur).
Form. P 2 567 − 8
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est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
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ANALYSE PAR ACTIVATION
Tableau 4 – Activation aux particules chargées
Élément (1)
Masse
Réaction
nucléaire
θ
(%)
Seuil (2)
(MeV)
T
Eγ
(MeV)
H*
1,008
1H(7Li,n)7Be
1H(10Be,α)7Be
2H(7Li,p)8Li
2H(19F,p)20F
2H(22Ne,p)23Ne
99,985
99,985
0,015
0,015
0,015
13,2
0
0,9
0
0
53,29 j
53,29 j
0,84 s
11,0 s
37,2 s
β+-0,478
β+-0,478
1,634
0,440-1,639
He*
4,003
4He(10B,n)13N
4He(14N,γ)18F
9,99986
9,99986
0
0
9,96 min
109,7 min
β+
β+
Li
6,941
7Li(p,n)7Be
6Li(d,n)7Be
7Li(d,2n)7Be
92,5
7,5
92,5
1,9
0
5
53,29 j
53,29 j
53,29 j
β+-0,478
β+-0,478
β+-0,478
B-(Be-C-N)
B-(Be-C-N)
B-(Be-C-N)
Be
9,012
9Be(p,t)7Be
9Be(3He,n)11C
9Be(4He,2n)11C
100
100
100
14
0
18,8
53,29 j
20,38 min
20,38 min
β+-0,478
β+
β+
Li
B
10,811
10B(p,α)7Be
10B(d,n)11C
11B(p,n)11C
11B(d,2n)11C
11B(3He,n)13N
11B(3He,t)11C
19,9
19,9
80,1
80,1
80,1
80,1
0
0
3
5,9
0
2,5
53,29 j
20,38 min
20,38 min
20,38 min
9,96 min
20,38 min
β+-0,478
β+
β+
β+
β+
β+
Li-Be-C-N
C-N
N
N, C
C
12,011
12C(p,γ)13N
12C(d,n)13N
12C(3He,α)11C
12C(α,αn)11C
13C(p,n)13N
98,90
98,90
98,90
98,90
1,10
0
0,3
0
25
3,2
9,96 min
9,96 min
20,38 min
20,38 min
9,96 min
β+
β+
β+
β+
β+
O-N
O-N
Be-B-N-O
Be-B-N-O
O-N
N
14,007
14
N(p,n)14O
14N(p,α)11C
14N(d,n)15O
14N(d,αn)11C
14N(t,p)16N
14N(3He,α)13N
14N(3He,d)15O
14N(α,αn)13N
15N(α,n)18F
99,634
99,634
99,634
99,634
99,634
99,634
99,634
99,634
0,366
6,3
3,1
0
5,8
0
0
0
13,6
8,1
70,59 s
20,38 min
2,03 min
20,38 min
7,13 s
9,96 min
2,03 min
9,96 min
109,7 min
β+-2,313
β+
β+
β+
6,129-7,115
β+
β+
β+
β+
O
B-C
O
B-C
C-O
B-C
C-O
B-C
O
16O(p,α)13N
16O(d,n)17F
16O(t,n)18F
16O(3He,p)18F
16O(α,d)18F
16O(α, pn)18F
18O(p,n)18F
99,762
99,762
99,762
99,762
99,762
99,762
0,200
5,5
1,8
0
0
20,4
23,2
2,6
9,96 min
64,8 s
109,7 min
109,7 min
109,7 min
109,7 min
109,7 min
β+
β+
β+
β+
β+
β+
β+
C-N
10−3
F(>12 MeV)-Ne
F-Na(>25 MeV)
N-F-Na
N-F-Na
F
10−2
5 · 10−3
5 · 10−2
109,7 min
109,7 min
109,7 min
109,7 min
109,7 min
β+
β+
β+
β+
β+
O
O
10−2
O
15,999
F
18,998
19F(p,d)18F
19F(p,pn)18F
19F(d,t)18F
19F(d,dn)18F
19F(3He,α)18F
100
100
100
100
100
8,6
11
4,6
11,5
0
Interférences
(3)
LD (µg)
(4)
10−1
5 · 10−1
1
1
1
Be, C, N, O
O-Na
5 · 10−2
10−1
1
10−2
5 · 10−3
10−2
20
10
5 · 10−2
10−2
5 · 10−3
1-10
50
10−3
5 · 10−2
1
50
10−1
20
10−1
10−2
10−2
* Hydrogène et hélium ne peuvent être dosés par activation qu’après irradiation par des ions lourds. Ils le sont plus généralement en cours d’irradiation par diffusion élastique (ERDA) ou par observation directe de la réaction nucléaire (NRA) (voir article P 2 563). Les autres éléments légers peuvent être dosés par activation
après irradiation par 6Li, 9Be, 10B, 12C... mais les limites sont moins bonnes que celles obtenues en irradiant avec des ions plus légers.
(1) Éléments légers uniquement.
Pour les éléments plus lourds, il existe aussi de nombreuses possibilités de dosage (tableau 11, P 2 565 pour l’irradiation aux protons par exemple) mais en
général les limites de détection sont moins bonnes que celles obtenues par irradiation aux neutrons, sauf pour les quelques éléments cités.
(2) Seuil de la réaction nucléaire. La valeur de la section efficace n’est pas indiquée car elle dépend de l’énergie de la particule incidente.
Pour les réactions endothermiques, il faut en général une énergie nettement supérieure à celle du seuil pour avoir une probabilité de réaction notable.
(3) Aux particules chargées, le risque d’interférences est particulièrement important. Il dépend du seuil de la réaction incidente et de l’énergie utilisée. Il peut parfois être contrôlé en faisant deux ou trois irradiations à des énergies différentes.
(4) Conditions d’irradiation :
— flux de protons 11 MeV, 2 µA ;
— durée à saturation ou 1 heure au plus.
Conditions de mesure :
— β : rendement 10 % ;
— γ : rendement 2 % sur le pic 1332 keV de Co (détecteur à semi-conducteur).
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation
Form. P 2 567 − 9
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E