液體閃爍測量技術(shù)

關(guān)于液體閃爍測量技術(shù)第1頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三出氣進(jìn)氣4π連續(xù)氣流式計(jì)數(shù)器

是否可以使射線與閃爍體直接接觸？第2頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三一.液閃測量的基本原理PM管溶劑分子放射性核素第一閃爍劑第二閃爍劑特點(diǎn)：1.探測軟β射線效率高,3H探測效率可達(dá)60%

14C探測效率可達(dá)90%2.分辨時(shí)間短(5×10－9S),不作死時(shí)間校正3.可進(jìn)行能譜測量第3頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三影響液閃測量的主要問題是什么？淬滅（Quenching）第5頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三廣義淬滅：hν溶劑分子放射性核素第一閃爍劑第二閃爍劑1．化學(xué)淬滅：（雜質(zhì)淬滅、濃度淬滅、分子內(nèi)淬滅）Impurity熱能淬滅雜質(zhì)：R－SH,R－NO2,R－CO－R,R－CHO,R－X(Cl,Br,I)CCl4＞CHCl3＞CH2Cl2

發(fā)生在產(chǎn)生光子之前第6頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三3、顏色淬滅:

hν＋A

A*

Q(熱能)

閃爍杯壁,空氣等發(fā)生在產(chǎn)生光子之后A:閃爍液中顏色物質(zhì)(紅和黃色)2、自吸收：又稱相淬滅,發(fā)生在非均相測量中.樣品本身被如乳狀液的微小水珠,樣品所依附的支持物(濾紙,微孔濾膜)所吸收

發(fā)生在射線把能量傳遞給閃爍液之前淬滅引起的效應(yīng):1.計(jì)數(shù)率下降,測量效率降低2.β能譜左移第7頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三3H能量(keV)18.6keVCpm淬滅對計(jì)數(shù)率及?譜的影響第9頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三Cpm156keV14C能量(keV)第10頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三堿性物質(zhì)或氧化劑等在閃爍液內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致化學(xué)發(fā)光閃爍液受到光照后產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象化學(xué)發(fā)光:磷光:消除化學(xué)發(fā)光和磷光最有效的手段是采用符合電路，因化學(xué)發(fā)光，磷光是單光子現(xiàn)象，可通過儀器的符合電路消除。影響液閃測量的另一因素：化學(xué)發(fā)光和磷光減弱化學(xué)發(fā)光的方法：1）加入還原劑或1％抗壞血酸2）把pH調(diào)到小于或等于73)加溫加速化學(xué)反應(yīng)或放置樣品以衰減化學(xué)發(fā)光4)使用能抑制化學(xué)發(fā)光的閃爍液,如Dimulume第11頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三PM管PM管

符合電路符合門放大器定標(biāo)器定標(biāo)器定標(biāo)器脈沖分析器脈沖分析器脈沖分析器第12頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)閃爍液閃爍液組成：溶劑（99%）和閃爍劑（1%）

部分添加劑溶劑要求:把激發(fā)能傳遞給閃爍劑的能量轉(zhuǎn)換效率要高。對閃爍劑和其他成分的溶解度要高

蒸氣壓低（或沸點(diǎn)高）便宜有效溶劑：芳香族化合物，苯，甲苯，二甲苯等一般溶劑：醚類化合物，二氧六環(huán)，二甲氧基乙烷等。測量效率為有效溶劑的15~50%低效溶劑：醇類，酯類，酮類，第13頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第14頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三二.第一閃爍劑:吸收受激溶劑分子的能量致激，退激時(shí)發(fā)射光子第15頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三名稱熒光峰值（nm）甲苯中最佳濃度發(fā)光效率淬

滅耐受性相對價(jià)格TP3425g/L0.90最

差1PPO3753～71.00略優(yōu)于TP4PBD3758～101.28最

好12b-PBD385121.23略低于PBD4BBOT44670.71優(yōu)于TP低于P第一閃爍劑要求：發(fā)光效率高淬滅耐受性好較大的溶解度光譜匹配第16頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第二閃爍劑：用量為第一閃爍劑的1/10—1/50第二閃爍劑使用濃度g/L平均波長nm化學(xué)結(jié)構(gòu)POPOPM2-POPOPbis-MSBα-NPO0.05～0.20.05～0.20.1～0.5

1.5415400425427第二閃爍劑的作用:波長轉(zhuǎn)移抗淬滅

第17頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三二氧六環(huán)

PPO

POPOP

萘

含水樣品

溶

劑第一閃爍劑

第二閃爍劑

添加物

樣品類型

二氧六環(huán)

PBD

POPOP

萘

含水樣品

對二甲苯

bu-PBD

POPOP

乙醇

含水樣品

甲

苯

bu-PBD

POPOP

乙二醇甲醚

萘

含少量水樣品

甲

苯

TP

POPOP

脂溶樣品

甲

苯

PBD

POPOP

萘

脂溶樣品

甲

苯

PPOPOPOP

萘

脂溶樣品

第18頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三萘的作用：提高探測效率和抗淬滅能有效地將溶劑退激出的能量傳遞給第一閃爍劑100%60%60%PPOPBDb-PBD相對效率二氧六環(huán)+10%萘PPOPBDTP甲苯+10%萘PPOPBDTP－34%10%第19頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三無毒閃爍液：TritonX－100作為溶劑，CHCHCHCHCHCCOOOH2322333()))((2（乙二醇聚氧乙烯異辛基酚醚）特點(diǎn)：1.無毒，無味，不揮發(fā)，與水混合。2.

3H測量效率為17%,14C測量效率＞70%第20頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)樣品制備液閃測量可分為：均相測量和非均相測量一.均相測量:即以真溶液的形式進(jìn)行測量。1.直接溶解2.采用増溶(Solubilization)

技術(shù)第21頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三消化法:借助酸堿試劑使難溶的生物組織或排泄物等及許多生物大分子化合物經(jīng)過某些化學(xué)變化，成為溶于閃爍液的分子進(jìn)行測量

1.酸消化:HNO3,甲酸,過氯酸等。濕組織80~100mg60%HClO40.2ml(70~80℃）30~60分鐘30%H2O24.0ml第22頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三2.堿消化:NaOH,KOH,海胺。1.5M海胺2ml濕組織450mg60℃3hr

Packard公司:Soluene－100甚至能消化指甲,皮,毛發(fā)。OCHNOH32222233CHCHCHCHCHCHCH817OCH+Hyamine－10：Chicago公司:NCS，Digestin，Backman公司的BTS－450等都是季胺堿化合物。第23頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三1.固相法:非脂溶性樣品吸附在濾紙或其他固體支持物上,干燥后浸入閃爍液中進(jìn)行測量。普通濾紙玻璃纖維濾紙醋酸纖維素酯膜非均相測量:測量樣品放在非均相體系，如固－液或不混溶的液－液相中的任一相進(jìn)行測量。第24頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三乳濁液測量:乳濁液是由極小的水滴或膠態(tài)分子團(tuán)均勻分布在有機(jī)溶劑中組成。放射性樣品在水相，閃爍劑在有機(jī)相。為了得到穩(wěn)定的乳濁液，須使用大量的表面活性劑b－PBD8gBBS－3160ml二甲苯840ml

PPO8gTritonX－100330ml二甲苯670mlTritonX－100m2n+12()2OHOOCHCHCHnBBS－3PCS3.懸浮液測量:懸浮液指樣品以非常細(xì)小的顆粒懸浮在閃爍液中。第25頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三燃燒技術(shù):將樣品徹底氧化。放射性核素轉(zhuǎn)化成14CO2，3H2O，35SO2等?？紤]因素：1.樣品在閃爍液中難溶,即使用消化劑也不能解決2.有嚴(yán)重的化學(xué)淬滅或顏色淬滅的樣品3.有嚴(yán)重的化學(xué)發(fā)光和磷光的樣品4.某些雙標(biāo)記樣品第26頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三NaI（Tl）樣品固體閃爍計(jì)數(shù)器液體閃爍計(jì)數(shù)器EnAAnE樣樣標(biāo)標(biāo)==第27頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三四淬滅校正方法(QuenchCorrection)淬滅校正的目的:求樣品的放射性活度。（即把儀器測量得到的樣品的脈沖計(jì)數(shù)率Cpm轉(zhuǎn)化成樣品的放射性活度Dpm

或Bq）什么是淬滅校正:淬滅校正是采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蟮妹恳粯悠返臏y量效率，從而求出樣品的放射性活度第28頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三樣品放射性活度（Bq）=樣品計(jì)數(shù)率（Cpm）測量效率（E）已知標(biāo)準(zhǔn)品放射性活度（Bq）標(biāo)準(zhǔn)品計(jì)數(shù)率（Cpm）測量效率（E）=第29頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法：(Internalstandardmethod)標(biāo)準(zhǔn)源(活度已知）被測樣品測量效率樣品的活度1.未知樣品編號123············X2.測未知樣品(Cpm)n1n2n3············nX3.加入放射性標(biāo)準(zhǔn)品(3H)ddd············dE1=N1－n1

d5.測量效率(E)計(jì)算:

E1E2E3············

EX

D1

D2

D3

············DX4.測標(biāo)準(zhǔn)+未知樣品計(jì)數(shù)(Cpm)E1n1－nbD1=6.未知樣品的活度計(jì)算:(Bq)

N1N2N3············NX第30頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三特點(diǎn):1.如加樣誤差小,測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。2.操作麻煩，費(fèi)時(shí)，不易自動化測量。3.樣品無法重復(fù)測量常用的標(biāo)準(zhǔn)品3H--正十六烷，14C--正十六烷注意事項(xiàng)：1）標(biāo)準(zhǔn)源和被測樣品原則上應(yīng)該是同一種核素2）標(biāo)準(zhǔn)源應(yīng)無淬滅作用3）加標(biāo)準(zhǔn)源后引起被測樣品體積的改變極小第31頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三樣品道比法:(SampleChannelRatioMethod,SCR)

淬滅不僅使計(jì)數(shù)效率降低，而且使譜左移，淬滅越嚴(yán)重，左移也越甚C

道A道B道β粒子能量計(jì)數(shù)率道比值

A、B、C分別代表A、B、C道的計(jì)數(shù)率CAorBAR=第32頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三⑴A/B⑵A/C⑶B/C或B/A測量效率(E)2040600.20.40.60.8道比值(R)第33頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三外標(biāo)準(zhǔn)道比法:

（ExternalStandardChannelRatio,ESCR）Compton子液體閃爍計(jì)數(shù)器外標(biāo)準(zhǔn)原137Cs226Raγ原理：γ射線產(chǎn)生的康普頓譜與β譜相似，康普頓電子遇到淬滅時(shí)，同樣會使得測量效率下降，康普頓譜左移。第34頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三計(jì)數(shù)率C道3H14C能量(MeV)28MgCompton能譜137CsA道B道0.66MeV0.47MeV第35頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三標(biāo)準(zhǔn)品測量杯:123············102.加入放射性標(biāo)準(zhǔn)品(d)0.1ml0.1ml0.1ml············0.1ml1.加入閃爍液(ml)10ml10ml10ml············10ml3.加入淬滅劑CCl4

10μl20μl30μl············100μl7.測ConptonA道計(jì)數(shù)(Cpm)A1A2A3············

A108.測ConptonB道計(jì)數(shù)(Cpm)B1B2B3············

B104.測C道計(jì)數(shù)(Cpm)C1C2C3············

C109.計(jì)算道比值(R)R1R2R3············

R106.將外標(biāo)準(zhǔn)源放在閃爍杯旁進(jìn)行照射,閃爍杯中產(chǎn)生Compton電子。E1=C1d5.測量效率(E)計(jì)算:

E1E2E3············

E10第36頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三10.繪制淬滅校正曲線204060測量效率(E)0.20.40.60.8道比值(R=B/A)14C3HE=a3R3+a2R2+a1R+a0

第37頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三11.測量未知樣品C道(Cpm)C1C2C3············

CX12.計(jì)算未知樣品道比值(R)R1R2R3············

RX12.將外標(biāo)準(zhǔn)原放在閃爍杯旁進(jìn)行照射,閃爍杯中產(chǎn)生Compton電子。A1A2A3············

AXB1B2B3············

BXE1E2E3············

EX13.測量未知樣品ComptonA道(Cpm)14.測量未知樣品ComptonB道(Cpm)13.根據(jù)淬滅校正曲線查出效率E14.計(jì)算未知樣品放射性活度H(Bq)H1=C1－nbE1

H1H1H1············

H1第38頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三三.H數(shù)法:以康普頓譜前沿拐點(diǎn)的移動作為淬滅指示參數(shù)H=781－649649外標(biāo)準(zhǔn)源Compton能譜計(jì)數(shù)率781無淬滅劑曲線第39頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三標(biāo)準(zhǔn)品測量杯:123············102.加入放射性標(biāo)準(zhǔn)品(d)0.1ml0.1ml0.1ml············0.1ml1.加入閃爍液(ml)10ml10ml10ml············10ml3.加入淬滅劑CCl4

10μl20μl30μl············100μl7.測Compton能譜H數(shù)

H1H2H3············

H104.測C道計(jì)數(shù)(Cpm)C1C2C3············

C106.將外標(biāo)準(zhǔn)源放在閃爍杯旁進(jìn)行照射,閃爍杯中產(chǎn)生Compton電子。E1=C1d5.測量效率(E)計(jì)算:

E1E2E3············

E10第40頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三測量效率(E)20406050100150200H數(shù)8.淬滅校正曲線第41頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三H數(shù)法特點(diǎn):動態(tài)范圍廣,對嚴(yán)重淬滅的樣品也能測量。對非均相樣品的測量誤差小于樣品道比法和外標(biāo)準(zhǔn)道比法。不受樣品體積變化的影響15ml10ml7ml5ml計(jì)數(shù)率外標(biāo)準(zhǔn)源Compton能譜第42頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三樣品杯所用材料對H數(shù)淬滅曲線的影響小，適用于塑料閃爍杯。計(jì)數(shù)率外標(biāo)準(zhǔn)源Compton能譜12hr24hr48hrH數(shù)法是Beckman公司專利，需要多道液體閃爍計(jì)數(shù)器（4096道）和微機(jī)處理其它淬滅校正法：譜指數(shù)法第43頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法

SCR

ESCR

H數(shù)法準(zhǔn)確可靠，操作麻煩淬滅校正曲線可長期使用＋＋需在樣品中加入內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源不需在樣品中加入內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源＋＋不適用于自動化操作適用于自動化操作

＋＋計(jì)數(shù)率低時(shí)，測量誤差大外標(biāo)準(zhǔn)道有很大的計(jì)數(shù)率＋適與其他校正方法的對照閃爍液體積要求相等閃爍液體積要求相等閃爍液體積可不等，且適用于塑料閃爍杯＋表示與左鄰相同第44頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)契倫柯夫計(jì)數(shù)(CerenkovCounting)

高能電子通過折射率較大的透明介質(zhì)時(shí),若其速度大于光在該介質(zhì)中的速度,在粒子經(jīng)過之處,將沿一定方向發(fā)射出接近紫外波長范圍的可見光。契倫科夫輻射(CerenkovRadiation)β核素θ透明液體介質(zhì)θ=coscηvc真空光速η介質(zhì)折射率v帶電粒子速度契倫柯夫計(jì)數(shù)用于測量高能β射線第45頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三輻射體折射率n介質(zhì)光速/真空光速空氣1.0030.9970高壓空氣1.100.9091水1.330.7519糖水1.420.7042有機(jī)玻璃1.500.6667CS21.640.6098鉛玻璃1.760.5682第46頁，講稿共52頁，2023年5月2日，星期三電子能量（Mev)電子速度/光速1020.100.050.500.701.02.03.04.05.010.020.050.00.19500.41270.54830.86290.90680.94110.97910.98930.99340.99570.99880.9