Determination of nitrogen and fluorine in air-dust samples by photon activation

Summary

Air-dust samples with masses of 12 mg each were analysed instrumentally for their nitrogen and fluorine content by photon activation. The samples were irradiated with photons of maximum energy,E _max=15MeV. The nuclear reactions¹⁴N(γ, n)¹³N and¹⁹F(γ, n)¹⁸F give two positron emitters. The positrons react with electrons, emitting annihilation radiation. The 511-keV peak of the annihilation radiation of¹³N and¹⁸F is measured simultaneously and the decay curve is taken. The half-lives of 9.96 and 109.7 min allow a quantitative separation. By choosingE _max=15 MeV for the activation we eliminate interference from carbon and oxygen. The activation threshold for the n,γ-reaction of carbon is 18.72 MeV and for oxygen 15.67 MeV, while the activation threshold for N is 10.55 MeV and for F 10.44 MeV. The detection limit for the instrumental method is 4μg for both nitrogen and fluorine.

Zusammenfassung

An Luftstaubproben von 12 mg Masse konnte der Gehalt an Stickstoff und Fluor durch Photonenaktivierung zerstörungsfrei bestimmt werden. Die Proben wurden mit Photonen einer Energie von E_max=15 MeV bestrahlt. Die 511-keV-Linie der nach¹⁴N (γ, n)¹³N und¹⁹F (γ, n)¹⁸F entstandenen Nuklide wurde simultan gemessen und die Zerfallskurve aufgenommen. Die Halbwertszeiten 9,96 und 109,7 min liegen so weit auseinander, daß eine quantitative Trennung möglich ist. Durch Wahl der Aktivierungsenergie treten keine Störungen durch Sauerstoff und Kohlenstoff auf, da die Aktivierungsschwellen für dieγ, n-Reaktionen von C bei 18,72 MeV und von O bei 15,67 liegen, während sie für N bei 10,55 MeV und für F bei 10,44 MeV liegen. Die Nachweisgrenzen liegen beim zerstörungsfreien Verfahren bei 4μg für N und für F.