2.1 Análisis de activación por neutrones (NAA)

En el análisis de activación por neutrones (NAA) una pequeña muestra del material a analizar se expone a un flujo de neutrones térmicos provenientes de un reactor. Algunos de los núcleos estables pueden absorber un neutrón mediante la reacción $(n,\gamma)$. Muchos de estos núcleos son radiactivos y se desintegran $\beta^-$ con emisión posterior de un fotón. Los distintos rayos $\gamma$ son caracterısticos de cada desintegración particular. Por tanto, analizando los rayos $\gamma$ emitidos por la muestra ``activada'', es posible determinar los elementos presentes (mediante la energıa) y su cantidad (mediante la intensidad de los rayos $\gamma$). Se usan ordenadores y analizadores multicanal para determinar automáticamente las energıas.

El método de NAA es no destructivo, puesto que, aparte de una pequeña actividad inducida (que disminuye con el tiempo), la muestra queda intacta tras el análisis. Por ello el NAA es útil para análisis de muestras valiosas (cuadros y objetos antiguos), en análisis forense y en investigaciones criminales. Por el contrario, los análisis quımicos ordinarios requieren que la muestra sea vaporizada, disuelta, quemada o alterada permanentemente por otros medios.

El lımite de detección de un elemento presente en una muestra depende de la sección eficaz de captura neutrónica y del tiempo de vida del núcleo resultante. Dependiendo del núcleo, se logran lımites de detección que oscilan entre $10^{-6}$-$10^{-5}$ $\mu$g para el Mn y $0.1$-$1$ $\mu$g para el Zr (ver figura 2).

El método de NAA tiene aplicaciones en cualquier área donde sea necesario el conocimiento cuantitativo de cantidades minúsculas de materiales presentes en una muestra. Por ejempo, los polucionantes atmosféricos pueden recogerse y analizarse. En análisis forense esta técnica es apliamente aplicada. Por ejemplo, la munición de armas de fuego contiene compuestos de Ba y Sb y el disparo de una pistola deja residuos de estos elementos la mano en cantidades del orden del $\mu$g, que serıan indetectables por las técnicas convencionales. Sin embargo, estos residuos están 1000 veces por encima del umbral de detección del NAA para Ba y Sb.

Figura 2: Espectro de rayos $\gamma$ obtenido por activación neutrónica de una muestra de cabello humano. El espectro (a) fue obtenido 4 h después de la irradiación, y el espectro (b) 4 semanas más tarde. Entre los elementos encontrados se incluyen: mercurio, oro, zinc, cobre, arsénico, antimonio, manganeso y selenio.