液体闪烁测量技术

关于液体闪烁测量技术第1页，课件共52页，创作于2023年2月出气进气4π连续气流式计数器

是否可以使射线与闪烁体直接接触？第2页，课件共52页，创作于2023年2月一.液闪测量的基本原理PM管溶剂分子放射性核素第一闪烁剂第二闪烁剂特点：1.探测软β射线效率高,3H探测效率可达60%

14C探测效率可达90%2.分辨时间短(5×10－9S),不作死时间校正3.可进行能谱测量第3页，课件共52页，创作于2023年2月第4页，课件共52页，创作于2023年2月影响液闪测量的主要问题是什么？淬灭（Quenching）第5页，课件共52页，创作于2023年2月广义淬灭：hν溶剂分子放射性核素第一闪烁剂第二闪烁剂1．化学淬灭：（杂质淬灭、浓度淬灭、分子内淬灭）Impurity热能淬灭杂质：R－SH,R－NO2,R－CO－R,R－CHO,R－X(Cl,Br,I)CCl4＞CHCl3＞CH2Cl2

发生在产生光子之前第6页，课件共52页，创作于2023年2月3、颜色淬灭:

hν＋A

A*

Q(热能)

闪烁杯壁,空气等发生在产生光子之后A:闪烁液中颜色物质(红和黄色)2、自吸收：又称相淬灭,发生在非均相测量中.样品本身被如乳状液的微小水珠,样品所依附的支持物(滤纸,微孔滤膜)所吸收

发生在射线把能量传递给闪烁液之前淬灭引起的效应:1.计数率下降,测量效率降低2.β能谱左移第7页，课件共52页，创作于2023年2月第8页，课件共52页，创作于2023年2月3H能量(keV)18.6keVCpm淬灭对计数率及ß谱的影响第9页，课件共52页，创作于2023年2月Cpm156keV14C能量(keV)第10页，课件共52页，创作于2023年2月碱性物质或氧化剂等在闪烁液内发生化学反应导致化学发光闪烁液受到光照后产生的发光现象化学发光:磷光:消除化学发光和磷光最有效的手段是采用符合电路，因化学发光，磷光是单光子现象，可通过仪器的符合电路消除。影响液闪测量的另一因素：化学发光和磷光减弱化学发光的方法：1）加入还原剂或1％抗坏血酸2）把pH调到小于或等于73)加温加速化学反应或放置样品以衰减化学发光4)使用能抑制化学发光的闪烁液,如Dimulume第11页，课件共52页，创作于2023年2月PM管PM管

符合电路符合门

放大器定标器定标器定标器脉冲分析器脉冲分析器脉冲分析器第12页，课件共52页，创作于2023年2月第二节闪烁液闪烁液组成：溶剂（99%）和闪烁剂（1%）

部分添加剂溶剂要求:把激发能传递给闪烁剂的能量转换效率要高。对闪烁剂和其他成分的溶解度要高

蒸气压低（或沸点高）便宜有效溶剂：芳香族化合物，苯，甲苯，二甲苯等一般溶剂：醚类化合物，二氧六环，二甲氧基乙烷等。测量效率为有效溶剂的15~50%低效溶剂：醇类，酯类，酮类，第13页，课件共52页，创作于2023年2月第14页，课件共52页，创作于2023年2月二.第一闪烁剂:吸收受激溶剂分子的能量致激，退激时发射光子第15页，课件共52页，创作于2023年2月名称荧光峰值（nm）甲苯中最佳浓度发光效率淬

灭耐受性相对价格TP3425g/L0.90最

差1PPO3753～71.00略优于TP4PBD3758～101.28最

好12b-PBD385121.23略低于PBD4BBOT44670.71优于TP低于P第一闪烁剂要求：发光效率高淬灭耐受性好较大的溶解度光谱匹配第16页，课件共52页，创作于2023年2月第二闪烁剂：用量为第一闪烁剂的1/10—1/50第二闪烁剂使用浓度g/L平均波长nm化学结构POPOPM2-POPOPbis-MSBα-NPO0.05～0.20.05～0.20.1～0.5

1.5415400425427第二闪烁剂的作用:波长转移抗淬灭

第17页，课件共52页，创作于2023年2月二氧六环

PPO

POPOP

萘

含水样品

溶

剂第一闪烁剂

第二闪烁剂

添加物

样品类型

二氧六环

PBD

POPOP

萘

含水样品

对二甲苯

bu-PBD

POPOP

乙醇

含水样品

甲

苯

bu-PBD

POPOP

乙二醇甲醚

萘

含少量水样品

甲

苯

TP

POPOP

脂溶样品

甲

苯

PBD

POPOP

萘

脂溶样品

甲

苯

PPOPOPOP

萘

脂溶样品

第18页，课件共52页，创作于2023年2月萘的作用：提高探测效率和抗淬灭能有效地将溶剂退激出的能量传递给第一闪烁剂100%60%60%PPOPBDb-PBD相对效率二氧六环+10%萘PPOPBDTP甲苯+10%萘PPOPBDTP－34%10%第19页，课件共52页，创作于2023年2月无毒闪烁液：TritonX－100作为溶剂，CHCHCHCHCHCCOOOH2322333()))((2（乙二醇聚氧乙烯异辛基酚醚）特点：1.无毒，无味，不挥发，与水混合。2.

3H测量效率为17%,14C测量效率＞70%第20页，课件共52页，创作于2023年2月第三节样品制备液闪测量可分为：均相测量和非均相测量一.均相测量:即以真溶液的形式进行测量。1.直接溶解2.采用増溶(Solubilization)

技术第21页，课件共52页，创作于2023年2月消化法:借助酸碱试剂使难溶的生物组织或排泄物等及许多生物大分子化合物经过某些化学变化，成为溶于闪烁液的分子进行测量

1.酸消化:HNO3,甲酸,过氯酸等。湿组织80~100mg60%HClO40.2ml(70~80℃）30~60分钟30%H2O24.0ml第22页，课件共52页，创作于2023年2月2.碱消化:NaOH,KOH,海胺。1.5M海胺2ml湿组织450mg60℃3hr

Packard公司:Soluene－100甚至能消化指甲,皮,毛发。OCHNOH32222233CHCHCHCHCHCHCH817OCH+Hyamine－10：Chicago公司:NCS，Digestin，Backman公司的BTS－450等都是季胺碱化合物。第23页，课件共52页，创作于2023年2月1.固相法:非脂溶性样品吸附在滤纸或其他固体支持物上,干燥后浸入闪烁液中进行测量。普通滤纸玻璃纤维滤纸醋酸纤维素酯膜非均相测量:测量样品放在非均相体系，如固－液或不混溶的液－液相中的任一相进行测量。第24页，课件共52页，创作于2023年2月乳浊液测量:乳浊液是由极小的水滴或胶态分子团均匀分布在有机溶剂中组成。放射性样品在水相，闪烁剂在有机相。为了得到稳定的乳浊液，须使用大量的表面活性剂b－PBD8gBBS－3160ml二甲苯840ml

PPO8gTritonX－100330ml二甲苯670mlTritonX－100m2n+12()2OHOOCHCHCHnBBS－3PCS3.悬浮液测量:悬浮液指样品以非常细小的颗粒悬浮在闪烁液中。第25页，课件共52页，创作于2023年2月燃烧技术:将样品彻底氧化。放射性核素转化成14CO2，3H2O，35SO2等。考虑因素：1.样品在闪烁液中难溶,即使用消化剂也不能解决2.有严重的化学淬灭或颜色淬灭的样品3.有严重的化学发光和磷光的样品4.某些双标记样品第26页，课件共52页，创作于2023年2月NaI（Tl）样品固体闪烁计数器液体闪烁计数器EnAAnE样样标标==第27页，课件共52页，创作于2023年2月四淬灭校正方法(QuenchCorrection)淬灭校正的目的:求样品的放射性活度。（即把仪器测量得到的样品的脉冲计数率Cpm转化成样品的放射性活度Dpm

或Bq）什么是淬灭校正:淬灭校正是采用适当的方法求得每一样品的测量效率，从而求出样品的放射性活度第28页，课件共52页，创作于2023年2月样品放射性活度（Bq）=样品计数率（Cpm）测量效率（E）已知标准品放射性活度（Bq）标准品计数率（Cpm）测量效率（E）=第29页，课件共52页，创作于2023年2月内标准法：(Internalstandardmethod)标准源(活度已知）被测样品测量效率样品的活度1.未知样品编号123············X2.测未知样品(Cpm)n1n2n3············nX3.加入放射性标准品(3H)ddd············dE1=N1－n1

d5.测量效率(E)计算:

E1E2E3············

EX

D1

D2

D3

············DX4.测标准+未知样品计数(Cpm)E1n1－nbD1=6.未知样品的活度计算:(Bq)

N1N2N3············NX第30页，课件共52页，创作于2023年2月特点:1.如加样误差小,测量结果准确可靠。2.操作麻烦，费时，不易自动化测量。3.样品无法重复测量常用的标准品3H--正十六烷，14C--正十六烷注意事项：1）标准源和被测样品原则上应该是同一种核素2）标准源应无淬灭作用3）加标准源后引起被测样品体积的改变极小第31页，课件共52页，创作于2023年2月样品道比法:(SampleChannelRatioMethod,SCR)

淬灭不仅使计数效率降低，而且使谱左移，淬灭越严重，左移也越甚C

道A道B道β粒子能量计数率道比值

A、B、C分别代表A、B、C道的计数率CAorBAR=第32页，课件共52页，创作于2023年2月⑴A/B⑵A/C⑶B/C或B/A测量效率(E)2040600.20.40.60.8道比值(R)第33页，课件共52页，创作于2023年2月外标准道比法:

（ExternalStandardChannelRatio,ESCR）Compton子液体闪烁计数器外标准原137Cs226Raγ原理：γ射线产生的康普顿谱与β谱相似，康普顿电子遇到淬灭时，同样会使得测量效率下降，康普顿谱左移。第34页，课件共52页，创作于2023年2月计数率C道3H14C能量(MeV)28MgCompton能谱137CsA道B道0.66MeV0.47MeV第35页，课件共52页，创作于2023年2月标准品测量杯:123············102.加入放射性标准品(d)0.1ml0.1ml0.1ml············0.1ml1.加入闪烁液(ml)10ml10ml10ml············10ml3.加入淬灭剂CCl4

10μl20μl30μl············100μl7.测ConptonA道计数(Cpm)A1A2A3············

A108.测ConptonB道计数(Cpm)B1B2B3············

B104.测C道计数(Cpm)C1C2C3············

C109.计算道比值(R)R1R2R3············

R106.将外标准源放在闪烁杯旁进行照射,闪烁杯中产生Compton电子。E1=C1d5.测量效率(E)计算:

E1E2E3············

E10第36页，课件共52页，创作于2023年2月10.绘制淬灭校正曲线204060测量效率(E)0.20.40.60.8道比值(R=B/A)14C3HE=a3R3+a2R2+a1R+a0

第37页，课件共52页，创作于2023年2月11.测量未知样品C道(Cpm)C1C2C3············

CX12.计算未知样品道比值(R)R1R2R3············

RX12.将外标准原放在闪烁杯旁进行照射,闪烁杯中产生Compton电子。A1A2A3············

AXB1B2B3············

BXE1E2E3············

EX13.测量未知样品ComptonA道(Cpm)14.测量未知样品ComptonB道(Cpm)13.根据淬灭校正曲线查出效率E14.计算未知样品放射性活度H(Bq)H1=C1－nbE1

H1H1H1············

H1第38页，课件共52页，创作于2023年2月三.H数法:以康普顿谱前沿拐点的移动作为淬灭指示参数H=781－649649外标准源Compton能谱计数率781无淬灭剂曲线第39页，课件共52页，创作于2023年2月标准品测量杯:123············102.加入放射性标准品(d)0.1ml0.1ml0.1ml············0.1ml1.加入闪烁液(ml)10ml10ml10ml············10ml3.加入淬灭剂CCl4

10μl20μl30μl············100μl7.测Compton能谱H数

H1H2H3············

H104.测C道计数(Cpm)C1C2C3············

C106.将外标准源放在闪烁杯旁进行照射,闪烁杯中产生Compton电子。E1=C1d5.测量效率(E)计算:

E1E2E3············

E10第40页，课件共52页，创作于2023年2月测量效率(E)20406050100150200H数8.淬灭校正曲线第41页，课件共52页，创作于2023年2月H数法特点:动态范围广,对严重淬灭的样品也能测量。对非均相样品的测量误差小于样品道比法和外标准道比法。不受样品体积变化的影响15ml10ml7ml5ml计数率外标准源Compton能谱第42页，课件共52页，创作于2023年2月样品杯所用材料对H数淬灭曲线的影响小，适用于塑料闪烁杯。计数率外标准源Compton能谱12hr24hr48hrH数法是Beckman公司专利，需要多道液体闪烁计数器（4096道）和微机处理其它淬灭校正法：谱指数法第43页，课件共52页，创作于2023年2月内标准法

SCR

ESCR

H数法准确可靠，操作麻烦淬灭校正曲线可长期使用＋＋需在样品中加入内标准源不需在样品中加入内标准源＋＋不适用于自动化操作适用于自动化操作

＋＋计数率低时，测量误差大外标准道有很大的计数率＋适与其他校正方法的对照闪烁液体积要求相等闪烁液体积要求相等闪烁液体积可不等，且适用于塑料闪烁杯＋表示与左邻相同第44页，课件共52页，创作于2023年2月第五节契伦柯夫计数(CerenkovCounting)

高能电子通过折射率较大的透明介质时,若其速度大于光在该介质中的速度,在粒子经过之处,将沿一定方向发射出接近紫外波长范围的可见光。契伦科夫辐射(CerenkovRadiation)β核素θ透明液体介质θ=coscηvc真空光速η介质折射率v带电粒子速度契伦柯夫计数用于测量高能β射线第45页，课件共52页，创作于2023年2月辐射体折射率n介质光速/真空光速空气1.0030.9970高压空气1.100.9091水1.330.7519糖水1.420.7042有机玻璃1.500.6667CS21.640.6098铅玻璃1.760.5682第46页，课件共52页，创作于2023年2月电子能量（Mev)电子速度/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