Die Methoden der Aktivierungsanalyse beruhen auf der Erzeugung von Radionukliden durch Kernreaktionen bei Bestrahlung der zur Analyse stehenden Substanz mit geladenen Teilchen, Photonen oder Neutronen. Die Analyse erfolgt durch die Messung der Zerfalls strahlungen der einzelnen Nuklide. Da in diesem Fall bekannte Eigenschaften der Atomkerne ausgenutzt werden, lassen sich die Gehalte der Elemente bestimmen, über ihre chemischen Bindungs verhältnisse kann aber keine Information gewonnen werden. Die Trennung der Nuklide für den qualitativen Nachweis einzelner Elemente kann verschieden vorgenommen werden, nämlich durch:
Die quantitative Bestimmung kann durch die Bestrahlung und Messung einer Vergleichsprobe unter den gleichen Bedingungen oder mit Hilfe geeigneter kernphysikalischer Eichverfahren durchgeführt werden.
Während geladene Teilchen und Photonen zur Auslösung einer Kernumwandlung eine hohe Einschußenergie (MeV-Bereich) besitzen müssen und im allgemeinen kleinere Reaktionsraten haben, liefert die Bestrahlung mit thermischen Neutronen (E < 0,1 eV) bei der Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) aus fast allen Elementen durch den Neutroneneinfang, die (n,
)-Reaktion, Radionuklide mit relativ großer Ausbeute.
Die leichten Elemente, wie H, C, O und Si, die oft den Hauptbestandteil der Proben darstellen, werden jedoch kaum aktiviert.
Dieser Umstand erlaubt eine gute Spurenelementbestimmung durch die NAA.
Ein wesentlicher Vorteil der Aktivierungsanalyse besteht in der Möglichkeit, das Verfahren bei vielen Probenarten rein instrumentell durchführen zu können.
Insbesondere gilt das für die Instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA).
Die Proben können in vielen Fällen in ihrem ursprüglichen Zustand bestrahlt und danach ohne weitere Behandlung, also zerstörungsfrei, auf ihre Elementgehalte analysiert werden. Dies geschieht durch -spektroskopische Messung der Zerfallsstrahlung mit hochauflösenden Halbleiterdetektoren - vorzugsweise Ge(Li) - und Aufnahme des Spektrums in einem Vielkanalanalysator.
Bei dieser Methode fallen sehr viele Meßdaten an, deren Auswertung mit erheblichem Rechenaufwand verbunden ist.
Jedoch durch den Einsatz der elektronischen Datenverarbeitung mit den entsprechenden Programmen läßt sich diese Arbeit gut bewältigen und bei Reihenanalysen sogar die Auswertung weitgehend automatisieren.
Die Vorzüge der INAA lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Der Einsatz der INAA wird eingeschränkt, wenn die Proben ein leicht aktivierbares Element als Hauptbestandteil enthalten. Durch die Störstrahlung der Matrix werden die Strahlungen anderer Nuklide mit einer kleineren bzw. vergleichbaren Halbwertzeit überdeckt, und folglich können weniger Elemente nachgewiesen werden. In solchen Fällen, wie z.B. bei Meersalzproben, ist eine radiochemische Abtrennung der Störaktivität empfehlenswert. Bei den meisten die Umwelt betreffenden Proben, wie Wasser, Boden, Aerosole, Pflanzen usw., läßt sich jedoch die INAA sehr gut anwenden. Viele Elemente lassen sich so im ppm- oder ppb-Bereich nachweisen.