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Article

1 - PRINCIPES GÉNÉRAUX

2 - ANALYSE PAR ACTIVATION AUX NEUTRONS

3 - ANALYSE PAR ACTIVATION AUX PHOTONS Γ

4 - ANALYSE PAR ACTIVATION AUX PARTICULES CHARGÉES

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : P2565 v3

Principes généraux
Analyse par activation

Auteur(s) : Gilles REVEL

Date de publication : 10 sept. 1999

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Auteur(s)

  • Gilles REVEL : Docteur ès sciences - Directeur de recherche au CNRS - Laboratoire Pierre-Süe CEA-CNRS

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INTRODUCTION

L‘analyse par activation est une méthode d’analyse exclusivement élémentaire. Sa mise en œuvre consiste à irradier l’échantillon à analyser dans un flux de particules appropriées, neutrons, particules chargées... et à identifier, ensuite, après irradiation, les isotopes radioactifs créés à partir des éléments à doser. Par son principe même, la méthode est unique parmi les méthodes d’analyse : l’excitation concerne le noyau de l’atome et les mesures portent sur les isotopes radioactifs artificiels ainsi créés. Il en résulte un certain nombre d’avantages : l’analyse est non seulement multiélémentaire et très sensible (limite de détection pouvant atteindre 10 −12 g et moins quelquefois) mais de plus sa réponse est indépendante de la forme chimique de l’élément. La masse de l’échantillon peut varier dans une large mesure, de quelques milligrammes à plusieurs grammes, et sa préparation est en général très simple.

La plupart des risques d’erreur (pertes et pollutions), qui guettent les méthodes classiques, peuvent être évités ou à défaut contrôlés. Après irradiation, un décapage permet de s’affranchir des pollutions de surface et les contaminations, introduites lors des séparations chimiques éventuelles, ne peuvent ni fausser les résultats, ni dégrader les limites de détection. Les mesures de radioactivité permettent d’identifier de façon très sélective chacun des atomes présents et d’en quantifier le nombre. L’étalonnage est généralement obtenu à partir soit de l’élément lui-même, soit d’un moniteur de flux, irradiés simultanément ou dans des conditions comparables. Pour le dosage des traces, cette méthode est l’une des rares à atteindre couramment et de façon sûre, ses limites théoriques de détection.

Enfin, elle peut se prêter à des analyses in situ avec des appareils d’irradiation portables et dans certains cas l’analyse de la répartition des éléments en profondeur est possible.

Par contre, la mise en œuvre de l’analyse par activation nécessite, dans la majorité des cas, des moyens lourds pour l’irradiation et la manipulation de substances radioactives. De plus, ses temps de réponse sont tributaires de la période de décroissance des radio-isotopes utilisés et peuvent atteindre plusieurs jours.

La méthode s’applique sans modification majeure à de très nombreux matériaux (métaux, semi-conducteurs, échantillons archéologiques, biologiques, géologiques...) dont la forme et la masse peuvent varier dans une large mesure. Il en va de même pour les quantités dosées qui peuvent varier du picogramme au gramme, et quelquefois même au kilogramme avec en général une précision de l’ordre de quelques pour-cent, quelle que soit la teneur, sauf au voisinage de la limite de détection.

Actuellement la méthode est surtout utilisée comme méthode d’analyse de traces et d’ultratraces, soit en tant que telle, soit pour calibrer et vérifier les résultats obtenus par d’autres méthodes, en général plus accessibles et plus rapides mais qui n’ont pas toujours la fiabilité de l’analyse par activation. La possibilité de doser simultanément, sur un même échantillon, un grand nombre d’éléments présents dans des domaines de concentration très différents, en fait aussi une méthode de choix pour des études de provenance ou de mécanisme.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-p2565


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1. Principes généraux

1.1 But de l’irradiation et différents modes

Le but de l’irradiation est de créer des radio-isotopes qui pourront être identifiés avec certitude et quantifiés avec précision après irradiation. Aussi, ces radio-isotopes doivent avoir une probabilité non négligeable d’être produits à partir des éléments à doser et leur durée de vie devra être suffisamment longue pour permettre leur détection. Pour doser la totalité des éléments, il est nécessaire de faire appel à plusieurs modes d’irradiation. Le tableau 1 résume les caractéristiques de ceux les plus couramment utilisés en analyse par activation. Dans la pratique, le choix sera fait en fonction des propriétés des radio-isotopes créés dans l’échantillon à partir du ou des éléments à doser et des autres éléments présents.

HAUT DE PAGE

1.2 Radioactivité induite par l’irradiation

Une réaction nucléaire peut être écrite comme une réaction chimique classique :

mais elle l’est plus communément sous la forme :

A (x, y) B

avec :

A
 : 
isotope de l’atome cible de l’élément à doser sur lequel la réaction nucléaire a lieu
B
 : 
radio-isotope produit par l’irradiation qui est souvent, mais pas toujours, un isotope de A
x
 : 
particule incidente
y
 : 
rayonnement émis pendant l’irradiation.

Le nombre d’atomes B formés durant l’irradiation par unité de temps (dt ) sera proportionnel au...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FEDOROFF (M.) -   Contribution au calcul des conditions optimales d’irradiation et de mesure de la radioactivité en analyse par activation  -  . Nucl. Inst. and Methods, 91, 1971, p. 173-187.

  • (2) - PHAM THI HUYNH (M.), CARROT (F.), CHU PHAM NGOC (S.), DAND VU (M.), REVEL (G.) -   Determination of rare earth elements in rice by INAA and ICP-MS  -  . J. Radioanal. and Nucl. Chem., 217, 1997, p. 95-99.

  • (3) - ROSENBERG (R.), LIPPONEN (M.), VANSKA (L.) -   Neutron activation analysis of geological samples in free competition - a case history from Finland,  -  dans Comparison of Nuclear Analytical Methods with Competitive Methods, Oak Ridge, 1987, rapport IAEA-TECDOC-435, p. 219-235.

  • (4) - BACH (P.), JATTEAU (M.), MA (J.L.), LAMBERTMONT (C.) -   Industrial analysis possibilities using long-life sealed-tube neutron generators  -  . J. Radioanal. and Nucl. Chem., 168, 1993, p. 393-401.

  • (5) - BACH (P.), BERNARDET (H.), STENGER (V.) -   Operation and life of SODITRON neutron tube for industrial analysis  -  . 14th Int. Conf. On Application of Accelerators in Research and Industry. Denton-Texas (USA), 6-9 nov....

1 Constructeurs et fournisseurs

(liste non exhaustive)

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1.1 Générateurs de neutrons

EADS SODERN http://www.sodern.fr

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1.2 Appareils de mesure (détecteurs et électronique)

Canberra Eurisys http://www.canberraeurisys.com

SEPH (Société d’Étude Physique) http://www.seph.fr

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2 Organisme

Commission interministérielle des radioéléments artificiels (CIREA)

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3 Laboratoires

(liste non exhaustive)

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