Hạt nhân Z (hạt nhân quan tâm) có thể bị làm nhiễu bởi hạt nhân Z + 1 và hạt nhân Z + 2 (các hạt nhân gây nhiễu) vì các phản ứng ( ) của hạt nhân Z + 1 và
( ) của hạt nhân Z + 2 có thể tạo ra sản phẩm giống nhƣ phản ứng ( ) của hạt nhân Z [5]. Điều này làm sai lệch kết quả phân tích.
Các phản ứng nhiễu phụ thuộc vào tỷ số của thông lƣợng neutron trên nhiệt và neutron nhiệt, tiết diện phản ứng, nồng độ của các nguyên tố có trong mẫu. Thông thƣờng, tiết diện bắt neutron nhanh của phản ứng ( ) và ( ) là nhỏ hơn nhiều so với tiết diện bắt neutron nhiệt của ( ), vì vậy sai số gây ra thƣờng là nhỏ. Đặc biệt khi nguồn phát neutron nhiệt ổn định, thông lƣợng lớn, phổ neutron nhiệt tốt, ta có thể bỏ qua phản ứng nhiễu. Tuy nhiên phản ứng nhiễu là đáng kể khi các hạt nhân gây nhiễu chiếm hàm lƣợng lớn trong mẫu phân tích trong khi hạt nhân cần phân tích lại chiếm hàm lƣợng quá nhỏ.
1.4.1.1. Phản ứng ( )
Phản ứng ( ) của hạt nhân Z + 1 có thể cho ra sản phẩm nhƣ phản ứng
( ) của hạt nhân Z.
Ví dụ : 139La bị gây nhiễu bởi 140Ce.
139 La ( )140 La 140 Ce ( ) 140 La
1.4.1.2. Phản ứng ( )
Phản ứng ( ) của hạt nhân Z + 2 có thể cho ra sản phẩm nhƣ phản ứng
( ) của hạt nhân Z. Ví dụ :23
Na bị gây nhiễu bởi 27Al.
23 Na ( )24 Na 27 Al ( )24 Na 1.4.1.3. Phản ứng ( )
Một phản ứng gây nhiễu khác trong phân tích kích hoạt neutron nhiệt là sự xuất hiện của nguyên liệu có khả năng phân hạch nhƣ 235U, với một hàm lƣợng nhỏ cũng có thể gây ra các sai số có nghĩa và thƣờng không tránh khỏi khi xác định nhiễu nguyên tố trong các vùng nhất định của bảng tuần hoàn.
Ví dụ :140Ce bị gây nhiễu bởi 235
U. 140 Ce ( )141 Ce 235 U ( ) 141 Ce
Đối với các nguyên liệu có khả năng phân hạch cho trƣớc trong mẫu, nhiễu phụ thuộc vào hiệu suất phân hạch của hạt nhân quan tâm và tiết diện kích hoạt, độ phổ cập đồng vị của hạt nhân bền tƣơng ứng.
Một số trƣờng hợp cho thấy việc tồn tại các hạt nhân có khả năng phân hạch trong mẫu sẽ gây bất lợi khi phân tích kích hoạt neutron nhƣ [5]:
-Xác định Mo, Te có nồng độ rất thấp trong dung dịch ZnSO4 gặp khó khăn khi có Uranium trong mẫu.
-Không phân tích đƣợc các nguyên tố đất hiếm nhẹ (với hiệu suất phân hạch cực cao) trong khoáng sản khi có Uranium hiện diện trong cùng khoảng nồng độ. Đối với các nguyên tố nặng (với hiệu suất phân hạch thấp hơn) sự bất lợi sẽ nhỏ hơn.
Tuy nhiên việc ƣớc lƣợng mức độ nhiễu vẫn có thể tính toán đƣợc. Giả sử trƣờng hợp trong mẫu chỉ tồn tại 1gam Uranium gây nhiễu và 1gam nguyên tố x quan tâm.
Độ phóng xạ của hạt nhân i (sản phẩm phân hạch) đƣợc tính nhƣ sau [5]:
( ) ( ) (1.17) Trong đó yi là hiệu suất phân hạch toàn phần của đồng vị i, (n,f) là tiết diện phân hạch của Uranium tự nhiên (4,18b), là thông lƣợng neutron trên nhiệt, NA là hằng số Avogadro (=6,02.1023
mol-1), Au là khối lƣợng nguyên tử Uranium (238,03), Si là hệ số hiệu chỉnh thời gian chiếu (= 1 – exp( )).
Độ phóng xạ của hạt nhân i quan tâm:
( ) ( ) (1.18) Trong đó là độ phổ cập đồng vị của nguyên tố quan tâm.
Ta có phần trăm nhiễu do Uranium đƣợc đóng góp là:
( )
( ) ( ) ( ) (1.19)
Nếu sự nhiễu là lớn, ta nên tách Uranium ra khỏi mẫu trƣớc khi phân tích.
1.4.2. Các phản ứng nhiễu thứ cấp
Các phản ứng nhiễu thứ cấp xảy ra là do các tia hoặc các hạt mang điện xảy ra từ các phản ứng ( ) ( ) ( ) tƣơng tác với các nguyên tố matrix có trong mẫu phân tích tạo ra sản phẩm giống nhƣ nguyên tố đƣợc quan tâm sau khi bị kích hoạt.
Tuy nhiên, các phản ứng này hiếm khi có ý nghĩa trong việc chiếu xạ lò phản ứng bởi vì các photon và các hạt tích điện tạo ra bởi các neutron trong lò phản ứng có năng lƣợng quá thấp hoặc hoạt độ quá thấp để tạo ra phản ứng.
Một phản ứng nhiễu thứ cấp nhƣ [5]: sự hình thành 13N trong Polytylen bằng chiếu xạ neutron 14MeV. Các neutron 14MeV va trạm các nguyên tử Hydro trong mẫu sẽ hình thành các proton năng lƣợng cao, các proton năng lƣợng cao này tƣơng tác với Carbon tạo 13N theo phản ứng:
13
C 13
Trong khi đó nguyên tố cần phân tích trong mẫu là N bị kích hoạt bởi neutron tạo ra ở trên để sinh ra 13
N:
14
N 13
N
Chính điều này làm cho hàm lƣợng của 13N đƣợc tăng cƣờng, từ đó hàm lƣợng của 14N cần phân tích sẽ không còn chính xác.
Hoặc có thể kể đến một phản ứng nhiễu khác tạo bởi 16
O:
16
O 13
N
1.4.3. Các phản ứng nhiễu bậc 2
Xảy ra khi thành phần chính của mẫu hay matrix mẫu và nguyên tố vết có số nguyên tử gần nhau. Một trƣờng hợp phản ứng nhiễu bậc 2 [5]: ( ) { → ( ) → ( )
Phản ứng nhiễu bậc 2 có 2 loại đƣợc trình bày trong mục 1.4.3.1. và 1.4.3.2.