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放射性测量方法(三)

2020.7.20

常用的第二闪烁体有:1,4,25苯基恶唑)苯(POPOP)它的溶介度小,在甲苯系统为1.2克/升,在二氧六环中为1.5克/升。溶介速度慢,通常需加热促其溶介,它是目前普遍使用的第二闪烁体。1,424-甲基-5-苯基恶唑基)-苯(DMPOPOP):它的溶介度比POPOP大,在甲苯系列内为2.3克/升,在二氧六环内是0.8克/升,溶介速度也快,但没有POPOP的计数效率高,且需要较高的使用浓度。此外,还有对-双(0-甲基苯乙稀基)苯,(双-MSB)和2-4''-二联苯基)-6-苯基苯并恶唑(PBBO),几种常用的初级闪烁体的荧光波长在34603800埃之间,而Cs-sb型光阴极的最大光谱响应波长为4000埃左右。因此,对于Cs-Sb材料的光阴极,仅用初级闪烁体不能很好地进行能量转移,计数效率很低,加入次级闪烁体后发射光谱波长增加到41804300埃,使其与Cs-Sb型光阴的光谱响应得到改善,能量转移较好,计数效率提高。Cs-K-Sb型是双碱型光电倍增管,它的最大光谱响应波长比Cs-Sb型短。因此,不用次级闪烁体也可以有较好的计数效率。但是,考虑到次级体和其它功用,通常在实际工作中,往往都要使用次级闪烁体。

闪烁液中除了溶剂,闪烁体之外,有时还添加一些其它成分。为了增加闪烁液对含水样品的溶解能力,需加入助溶剂;为了改善计数效率,则加入抗淬灭剂。甲苯、二甲苯等有机溶剂极性很小,对水的溶介能力较差。当样品含水较多时,即使样品体积不大,也很难和甲苯中二甲苯互溶为透明的均相学府。有时样品的含水量虽然不大,但它的放射性水平很低,为了在较短的测量时间获得符合统计误差要求的计数往往需要增加样品的体积,这就等于增加了含水量,这样的样品也不能很好地和甲苯或二甲苯互溶,为此,要加入一定量的极性较大的有机溶剂,如甲醇,乙醇,乙二醇乙醚等,这些溶剂在非极性溶剂和水分子之间起着桥梁作用,既能和甲苯、二甲苯互溶,又能和水互溶,达到增加含水样品在闪烁液内的溶解度的目的,所以称之为助溶剂。\par 助溶剂的淬灭作用较大要限制其用量,因而,可容纳的含水量也是有限的。其中乙二醇乙醚的极性大且学淬灭作用小,是常用的助溶剂。抗淬灭剂通常用在对含水量很大的样品测量或采用二氧六环作溶剂时,因为这种闪烁液淬灭作用大,为改善计数效率,加入抗淬灭剂萘是十分重要的。萘也是一种荧光物质,它可以抵消一部分淬灭作用,但是萘不能和对联三苯合用,尤其是在甲苯、二甲苯溶剂中,否则计数效率很低。液体闪烁计数器中,闪烁液的最佳体积可以在一定范围内有所变化,吸要能获得较高的计数效率,就应该采用较少的体积,尤其对于3H样品来说,较小体积的闪烁液还可以减少本底计数(大约0.5cpmml闪烁液),减少样品的自吸收。如果当样品中含有淬灭剂成分时,增加闪烁液的体积,可以经稀释作用来减少淬灭。

3.探测装置

在液体闪烁计数中引用非常灵敏的光电倍增管,对于探测穿透力低的α射线和低能量的β射线(如3H14C等)是极为重要的。使用一个光电倍增管的单光电倍增管液体闪烁计数器,由于电倍增管的热噪声及样品受光照射后发出的磷光,会有较高的本底计数,探测效率也较低。使用两个性能指标大致相同的光电倍增管,并和符合电路相连接,做成双管符合型液体闪烁计数器,符合电路只能通过由两只倍增管同时产生的信号,因而只有当两只光电倍增管在符合电路分辩时间内同时观察到的信号才被记录下来,而由热噪声或磷光产生的随机脉冲则被扣除掉,有效地降低仪器本底,提高了探测效率,系统探测效率可在50%以上。在液体闪烁计数系统中,光电倍增管阳极形成脉冲电压的大小,与阳极一次收集的电子数成线性关系。在光电倍增管放大倍数不变的情况下(取决于高压的稳定性),光阴极产生的光电子越多,最后到达阳极的电子数也越多,而光电子数取决于光子数。在正常情况下,闪烁剂分子释放的光子数与放射性同位素衰变时产生的β射线能量成正比关系。由于放射能在传递和能量转换途中,或多或少地要发生能量消耗,因此,放射能和发射的光子数之间近似地成线性关系。这说明液体闪烁计能够作能谱研究,以分析不同能量的放射性同位素,达到定性目的。例如,3H14C双标记样品,可通过双道液体闪烁计数器同时测定。阳极在单位时间内产生脉冲电压的数量,与闪烁瓶内放射性同位素的多少以及同位素衰变率成线性关系,与样品内的放射性强度成正比,这是液体闪烁测量的定量基础。例如,在知道液体闪烁计数器探测效率的前提下,通过对某种放射性样品进行测定,可以求得该样品中的放射性强度为多少微居里或多少贝柯勒尔。

4.双标记同位素测量的应用

液体闪烁计数器特点之一是能作双同位素分析,配备两个或三个以上独立的脉冲高度分析器的多道装置,并具有脉冲相加和线性门装置,在每种同位素的最佳计数条件下同时测量它们,就能区分发射不同能量的同位素,假定有一个含有3H14C的样品,我们将仪器中脉冲高度分析器多道装置中的道13H的平衡点(最佳工作条件),道2调在14c的平衡点。3H和14C标准样品溶解的在同样的溶剂中,并采用与实验样品相同的闪烁体,首先测量空白样品,然后对实验样品和标准样品进行计数。

为了使双标记测量获得成功,两种放射性同位素的β谱必须要有足够的差异来满足脉冲高度分析所要求的分离。在两种同位素能谱过于接近的情况下,例如14C和35S,必须首先对它们进行同位素的化学分离,然后再分别计数。在双标记测量中,较常用的成对同位素有3H14C3H35S3H32P14C32P等。总之,在双同位素标记的测量中,要满足下述两个条件:第一,较高能量的同位素尽量能够在不受较低能量同位素干扰的条件下进行计数;第二,选择一个最佳条件,以对双标记样品中较低能量的同位素能进行计数。

5.液体闪烁计数样品的制备

流体闪烁测量的榈制备是很重要的操作,操作的成功与否,直接影响到计数效率。样品制备方法的选择要考虑以下四个因素:所测样品的物理和化学特性,决定所用闪烁液类型和决定是否需要将样品转化为更适于测量的形式;样品所含的同位素的种类,对于含3H的样品要更加注意;预计的放射性水平,在样品的放射性强度低时,要求的制备方法比较严格;制备过程的经济和方便,尤其在样品数量多的更为重要。其一般原则是必须使所制备的样品的放射性,能在一个短的测量时间达到适当的统计学准度,最关键的是要求样品制备过程中,尽可能地减少淬灭因素。

⑴均相样品的制备

脂溶性样品可直接加入甲苯、二甲苯系统的闪烁液,含水量小于3%的样品,仍应用甲苯、二甲苯系统的闪烁液,但需加入乙醇或甲醇或乙二醇乙醚等极性溶剂助溶,助溶剂与甲苯的比例通常为3:7。必需时加抵消部分淬灭作用,提高计数效率,含水量再大时,最好采用100毫升乙二醇乙醚。20毫升乙二醇,8克PPO,500毫克POPOP150克萘,最后用二氧六环加到1升的闪烁液配方,此配方容纳水量大,效率好相当高,但需注意二氧六环易形成过氧化物,会导致化学发光的进行,所以应在避光条件下贮存,或者在贮存期间加入锌粒或其它抗氧化剂以清除过氧化物。

⑵非均相样品的制备

①乳状液计数:表面活化合物Triton X-100是广泛应用的乳化剂,其化学结构式: 它的亲水端吸引水和其它极性分子,疏水端吸引甲苯等非极性分子。乳状液的物理性能随着水分的增加而改变。当甲苯闪烁液与Triton X-1002:1vv)组成的配方时,样品水分在15%以下的乳状液是透明的;随着水分的增加,就会出现两个不同的相,分相的乳状液不稳定,不能用于测量;水分继续增加,就形成稳定的乳状液,此时液体是透明的或不透明的。乳状液的分相与温度有关,在温度由17℃开始下降时,计数效率线性地增加约10%,到40℃之间为最大值,温度再低,计数效率不再增加,通常把乳状液首先加热到40℃,然后在无振荡的情况下冷却,在4℃保持24小时。溶质在有机相和水相之间的不同分布是决定乳状测量计数效率的关键,乳状液测量的效率有时会比均相测量更高,这是因为淬灭物质主要保留在水相中而不影响在有机相中发生的能量转移过程。在均相溶液中,系统中所有的成人的成份都密切地相互接触,所以任何一个淬灭作用都能表现出来。

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