Principios de análisis instrumental

})) 32( Métodos de activación de neutrones 823 Partícula beta, Rayo gamma inmediato Núcleo radiactivo Núcleo diana Núcleo producto / Neutrón incidente Núcleo compuesto Rayo gamma retrasado FIGURA 32.6 Panorama del proceso de activación de neutrones. El núcleo diana captura al neutrón incidente para producir un núcleo compuesto excitado, la excitación cesa con la emisión de un rayo gamma inmediato. El núcleo radiactivo formado se desintegra mediante la emisión de una partícula beta. Si se forma un núcleo producto excitado, puede emitir un rayo gamma retrasado. Si la desinte– gración es directamente hacia el estado basal del núcleo producto no se emite ningún rayo gamma. de algunos cientos de kV hacia un objetivo que contiene tritio adsorbido sobre titanio o circonio. La reacción es iH + fH --+ iHe + ón Los neutrones con energías superiores que se producen de esta manera se utilizan en especial para la activación de elementos más ligeros. 32C.2 Interacciones de los neutrones con la materia Las características fundamentales de los neutrones se enlistan en la tabla 32.1. Los neutrones libres no son estables y se desintegran a una vida media de alrededor de 10.2 minutos para dar protones y electrones. Sin embargo, los neutrones libres no duran el tiempo suficiente para desintegrarse de esta manera, debido a su gran ten– dencia a reaccionar con el material del entorno. La elevada reacti– vidad de los neutrones proviene de su carga cero, que les permite acercarse a los núcleos cargados sin que haya interferencia de las fuerzas de Coulomb. La captura de neutrones es la reacción más importante de los métodos de activación. En este caso, los neutrones son captura– dos por el núcleo del analito, por lo que se forma un isótopo con el mismo número atómico, pero con un número de masa que es superior en una unidad. El nuevo núclido está en un estado exci– tado muy elevado, debido a que adquiere energía de varios MeV por la unión del neutrón. Este exceso de energía es liberado por la emisión inmediata de rayos gamma o por emisión de una o más partículas nucleares, como neutrones, protones o partículas alfa. Un ejemplo de una reacción que produce la emisión inmediata de rayos gamma es ifNa + ón --+ ifNa + Y Por lo regular, las ecuaciones de este tipo se escriben en la forma abreviada ifNa(n, y )ifNa Los rayos gamma inmediatos formados por reacciones de captura son de interés analítico en algunos casos, pero el radionúclido producido e 4 Na) y sus radiaciones de desintegración se usan con más frecuencia en el análisis mediante activación de neutrones. 32C.3 Teoria de los métodos de activación Cuando se expone a un flujo de neutrones, la velocidad de forma– ción de núcleos radiactivos a partir de un isótopo sencillo puede expresarse con dN* - = Nq)(T dt donde dN*!dt es la velocidad de reacción (s - 1 ), N es el número de átomos diana estables, cf> es la densidad de flujo promedio (n cm- 1 s- 1 ) y u es la sección transversal de captura en (cm 2 ) . 9 Esta última es una medida de la probabilidad de que los núcleos 9 En este caso se usa el símbolo N' para distínguir entre la cantidad de núcleos radiactivos y la cantidad de núcleos estables N.