Введение
Измерение радиоактивности образца материала
Жидкостная сцинтилляционная спектрометрия — это измерение радиоактивности образца материала, основанное на смешивании активного вещества с жидким сцинтиллятором (например, сульфидом цинка) и подсчете возникающих фотонных излучений. Это делается для повышения эффективности счета за счет непосредственного контакта радиоактивного вещества со сцинтиллятором. Обычно применяется для регистрации альфа- и бета-частиц.
Liquid scintillation counting is the measurement of radioactive activity of a sample material which uses the technique of mixing the active material with a liquid scintillator (e. g. zinc sulfide), and counting the resultant photon emissions. The purpose is to allow more efficient counting due to the intimate contact of the activity with the scintillator. It is generally used for alpha particle or beta particle detection.
Техника
Образцы растворяются или суспендируются в "коктейле", содержащем растворитель (исторически ароматические органические вещества, такие как ксилен или толуол, но в последнее время используются менее опасные растворители), обычно некоторую форму поверхностно-активного вещества и "флуоры" или сцинтилляторы, которые производят свет, измеряемый детектором. Сцинтилляторы можно разделить на первичные и вторичные фосфоры, различающиеся по своим люминесцентным свойствам. Бета-частицы, испускаемые изотопным образцом, передают энергию молекулам растворителя: π-облако ароматического кольца поглощает энергию испускаемой частицы. Активированные растворители обычно передают захваченную энергию взаимно между другими молекулами растворителя, пока энергия окончательно не будет передана первичному сцинтиллятору. Первичный фосфор излучает фотоны после поглощения переданной энергии. Поскольку это световое излучение может быть на длине волны, не позволяющей эффективно его детектировать, многие коктейли содержат вторичные фосфоры, которые поглощают флуоресцентную энергию первичного фосфора и переизлучают ее на большей длине волны. Два широко используемых первичных и вторичных фтора – 2,5-дифенилоксазол (PPO) с максимумом эмиссии 380 нм и 1,4-бис(2-(5-фенилоксазолил))бензол (POPOP) с максимумом эмиссии 420 нм. Радиоактивные образцы и коктейль помещаются в небольшие прозрачные или полупрозрачные (часто стеклянные или пластиковые) пробирки, которые загружаются в прибор, известный как жидкостный сцинтилляционный счетчик. Новые приборы могут использовать 96-луночные планшеты с индивидуальными фильтрами в каждой лунке. Многие счетчики оснащены двумя фотоумножителями, соединенными в схему совпадений. Схема совпадений обеспечивает подсчет только истинных световых импульсов, достигающих обоих фотоумножителей, в то время как ложные импульсы (например, из-за сетевых помех), влияющие только на один из них, игнорируются. Эффективность счета в идеальных условиях варьируется от примерно 30% для трития (бета-излучателя с низкой энергией) до почти 100% для фосфора-32, бета-излучателя с высокой энергией. Некоторые химические соединения (особенно хлорсодержащие) и сильно окрашенные образцы могут мешать процессу счета. Это явление, известное как "тушение", можно преодолеть путем коррекции данных или тщательной подготовки образца.
fluors are 2,5 diphenyloxazole (PPO) with an emission maximum of 380 nm and 1,4 bis 2 (5 phenyloxazolyl)benzene (POPOP) with an emission maximum of 420 nm. The radioactive samples and cocktail are placed in small transparent or translucent (often glass or plastic) vials that are loaded into an instrument known as a liquid scintillation counter. Newer machines may use 96 well plates with individual filters in each well. Many counters have two photo multiplier tubes connected in a coincidence circuit. The coincidence circuit assures that genuine light pulses, which reach both photomultiplier tubes, are counted, while spurious pulses (due to line noise, for example), which would only affect one of the tubes, are ignored. Counting efficiencies under ideal conditions range from about 30% for tritium (a low energy beta emitter) to nearly 100% for phosphorus 32, a high energy beta emitter. Some chemical compounds (notably chlorine compounds) and highly colored samples can interfere with the counting process. This interference, known as "quenching", can be overcome through data correction or through careful sample preparation.
Черенков считает
Высокоэнергетические бета-излучатели, такие как фосфор-32 и иттрий-90, также могут быть измерены в сцинтилляционном счетчике без использования коктейля, а вместо этого – в водном растворе, не содержащем сцинтилляторов. Эта методика, известная как счет Черенкова, основана на непосредственном обнаружении излучения Черенкова фотоумножительными трубками. Счет Черенкова выигрывает от использования пластиковых пробирок, которые рассеивают испускаемый свет, увеличивая вероятность попадания света на фотоумножительную трубку.