CH632344A5

CH632344A5 - Mittel zur szintillationszaehlung.

Info

Publication number: CH632344A5
Application number: CH191978A
Authority: CH
Inventors: Jozsef Dr Kelemen; Eickhard Kuehl; Karl Dr Schmid
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2418474B1; JPS6365716B2; JPS54122686A; DE2904656A1; FR2418474A1; DE2904656C2; GB2015022A; GB2015022B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mittel zur Szintillationszählung enthaltend einen stabilisierenden Zusatz sowie die Verwendung dieser Mittel zur Flüssigkeits-Szintillationszählung.

Es ist dem Fachmann geläufig, dass Szintillator-Zählproben vor der Zählung für einige Zeit im Dunkeln aufbewahrt (äquilibriert) werden müssen, da sie dazu neigen, durch Lichteinwirkung vorübergehend einen oft beträchtlich erhöhten Zählwert (cpm = counts per minute) zu ergeben. Dies führt zu fehlerhaften Messwerten, die umso störender sind, als sie nur beim Blindwert ohne Tracer deutlich zutage treten. Es steht nicht mit Sicherheit fest, ob es sich dabei um Phophoreszenz, Chemolu-mineszenz oder andere Phänomene handelt. Da es sich aber um einen offenbar langsam ablaufenden Vorgang handelt, ergibt sich eine unerwünschte Verzögerung zwischen der Zubereitung der Zählprobe und deren störungsfreier Messung.

Zur Beseitigung dieses Nachteiles war es bis jetzt notwendig, die Szintillator-Zubereitung rechtzeitig vorzubereiten und sie bei konstanter, möglichst tiefer Temperatur (0 bis +4 °C), unter Lichtausschluss aufzubewahren. Diese «Adaptationszeit» variierte innerhalb breiten Grenzen, d. h. zwischen mindestens 30 Minuten und 24 Stunden.

Gemäss der Offenbarung in der Deutschen Offenlegungsschrift 20 22 390 kann die dort postulierte Chemolumineszenz auf einen annehmbaren Blindwert, d. h. auf einen Blindwert zwischen 48 und 120 Impulse/Minute (cpm = counts per minute) herabgesetzt werden, wenn man die Szintillator-Zubereitung mit bestimmten basischen Verbindungen behandelt, doch ist die Wirkung nur von sehr beschränkter Dauer.

Es wurde nun gefunden, dass man die Lichtempfindlichkeit in vorteilhafter Weise herabsetzen kann, wenn man den Szintil-lator-Zubereitungen stabilisierende Zusätze zugibt. Diese Zusätze ermöglichen eine lange Adaptionszeit zu vermeiden und eine mögliche Fehlerquelle bei der Messung auszuschalten.

Die erfindungsgemässen Mittel zur Szintillationszählung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie einen stabilisierenden Zusatz enthalten.

Als solche stabilisierende Zusätze kommen anorganische oder organische reduzierend wirkende Verbindungen sowie deren Mischungen in Betracht. Besonders geeignet sind anorganische oder organische Verbindungen des vorzugsweise zweiwertigen Schwefels und des Stickstoffs sowie organische Phosphorverbindungen. Als Beispiele solcher Verbindungen seien genannt: Ammoniumsulfid (18 gewichtprozentige, wässerige Lösung), Ammoniumthiosulfat, Natriumdithionit, Alkylmercaptane, wie Octylmercaptan, Thiophenol, Pyridin-thion, Hydroxylamin-Hydrochlorid, Hydrazinhydrat, Phenylhydrazin, Mono-, Di- und Trialkylamine, wie Mono-, Di- oder Tri-n-butylamin, Trialkylphosphite, wie Triäthylphosphit, Trialkylphosphine, besonders Tributylphosphin, Benzotriazol und 2-Mercaptoazole, wie z. B. gegebenenfalls N-alkylierte 2-Mercaptoimidazole, -benzimidazole oder -benzthiazole. Organische Mercaptane und Sulfide werden dabei bevorzugt.

Die erfindungsgemässen Mittel enthalten den stabilisierenden Zusatz in Mengen bis zu 100 Gewichtsprozent, besonders von 0,005 bis 100 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Szintillator-Aktivsubstanz. In zählfertigen Lösungen werden, bezogen auf diese Lösungen, 0,00005 bis 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,0005 bis 0,1 Gewichtsprozent an stabilisierendem Zusatz verwendet.

Das Oberraschende an der Verwendung dieser Stabilisatoren ist, dass die zu erwartende Löschung (chemical quenching) auf ein tragbares Mass beschränkt bleibt.

Als Szintillator-Substanzen für die erfindungsgemässen Mittel kommen sowohl primäre Solute als auch Gemische von primären mit sekundären Soluten in Betracht, wie z. B. die aus Nucleonics 13, Nr. 12, December 1955, Seiten 40 und 44, die aus Journal Chem. Physic 50, Nr. 11, June 1969, Seite 4962 und die aus der Deutschen Offenlegungsschrift 20 22 309 bekannt gewordenen Verbindungen. Als Szintillator-Substanzen können auch das 4,4'-Bis-(2,5-dimethylstyryl)-biphenyl und das 4,4'-Bis-(2,4,5-trimethylstyril)-biphenyl verwendet werden, die aus der US-Patentschrift 3 984 399 bekannt sind.

Die erfindungsgemässen Mittel sind entweder bereits gebrauchsfertige Flüssig-Szintillatoren oder Solut-Konzen-trate, die zur Herstellung von flüssigen Szintillator-Zubereitun-gen für die Flüssigkeits-Szintillations-Zählung verwendet werden können.

Geeignete Lösungsmittel für die Flüssigkeits-Szintillations-Zählung sind vor allem aromatische, bei Raumtemperatur flüssige Kohlenwasserstoffe bzw. -gemische, wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole, Äthylbenzol, 1,3,5-Triäthylbenzol, Cumol, Cymole, Phenylcyclohexan, ferner Äther wie Anisol, Dioxan, 1,2-Dimethoxyäthan, nichtaromatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan, Heptan usw., oder schliesslich Lösungsmittelgemische wie Toluol/Methanol und gegebenenfalls Wasser, Toluol/Äthanol, Naphthalin/Dioxan, Naphtalin/Toluol und gegebenenfalls Wasser, Naphtalin/Dioxan/Wasser, Methylcel-losolve/Naphthalin/Toluol und gegebenenfalls Wasser, Naph-thalin/Tributylphosphat, andere handelsübliche für diese Zwecke empfohlene aromatische Kohlenwasserstoffmischungen oder Gemische von aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. die vorstehend genannten, mitTensiden wie z. B. äthoxy-lierte Alkylphenole, äthoxylierte Fettalkohole, Polyoxyäthylen-alkylphenylsulfate, Polycarbonsäureestersulfonate, Alkylsulfo-nate, Alkylsulfate, Alkylnaphthalinsulfonate, Alkylarylpolyglykoläther, sulfatierte Äthylenoxidaddukte und Fettsäuresulfate.

Die Konzentration der Szintillator-Substanzen in erfindungsgemässen Zubereitungen kann prinzipiell innerhalb breiter Grenzen variieren und bestimmt oder begrenzt sich aus praktischen Bedürfnissen heraus. Sie muss z. B. in der unteren Grenze so bemessen sein, dass eine angemessene Übermittlung an das Szintillations-Aufnahmesystem (Photomultiplier) gewährleistet ist, während sich die obere Grenze durch bemerkbar werdende Absorption der Eigenemission («self-quenching») setzt. Obwohl also zum Beispiel für die Herstellung von Stammlösungen (die also zum Gebrauch entspre2

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chend verdünnt werden) Konzentrationen von 10% und höher ohne weiteres möglich sind, liegen die praktisch interessanten Arbeitskonzentrationen zwischen ungefähr 0,01 bis 5%, besonders 0,1 und 3% und vorzugsweise 0,4 bis 2% (immer Gewichtsprozente bezogen auf Gesamtgewicht der Lösung).

Bevorzugte Lösungsmittelsysteme stellen neben Toluol und Xylolen die Systeme Toluol/Methanol (1:1) mit Zusatz von etwa 2% Wasser, Methylcellosolve/Toluol/Naph thalin (40:60:8) mit bis zu 4% Wasser, Dioxan/Toluol/Naphthalin (40:60:8) mit bis zu 10% Wasser oderToluol/Methanol/Äthanolamin (50:44:6) oder die entsprechenden Gemische mit den Xylolen dar. Die Anordnung des Lösungsmittelsystems richtet sich dabei vor allem nach der Natur des zu messenden Substrates bzw. des zu messenden Isotopes, wobei für letztere beispielsweise als am häufigsten in Betracht kommende Vertreter Cu, H3, S35, P32, Fe59, Fe55, 1125 und I131 genannt seien.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie einzuschränken. Prozente sind Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Einer gebrauchsfertigen Szintillatorlösung, die, gelöst in 100 ml Toluol, als primären Soluten 800 mg 2-(4'-tert.-Butylphe-:nyl>5-biphenylyl-l,3,4-oxdiazol (Butyl-PBD) und als sekundären Soluten 180 mg4,4'-Bis-(2",5"-dimethylstyryl)-biphenyl enthält, werden aß Stabilisator 100 mg 2-Mercaptobenzthiazol zugesetzt. *

20 ml dieser Lösung werden während 15 Minuten einer UV-Lampe (366 mjj.) ausgesetzt. Die sofort anschliessend vorgenommene Messung der Impulse pro Minute zeigt im Vergleich zu einer Probe ohne Stabilisator einen ca. 104 Mal kleineren 5 Blindwert.

Nach 22minutiger Äquilibrierung im Dunkeln weist die nicht-stabilisierte Probe immer noch einen ca. 103 Mal höheren Wert auf als die stabilisierte Probe.

Zu Resultaten gleicher Grössenordnung gelangt man, wenn io anstelle des 2-Mercaptobenzthiazols 3,3-Thiodipropionsäure, 2-Mercapto-l-methylimidazol oder 2-Mercaptobenzimidazol verwendet wird.

Beispiel 2

i5 Verfährt man wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch als sekundären Soluten l,4-Bis-(2"-methylstyryI)-ben-zol, so kommt man zu ähnlich guten Ergebnissen.

Beispiel 3

20 Wenn man zur Herstellung der Szintillatorlösung von Beispiel 1 anstelle von Toluol ein Gemisch von Toluol und einem Tensid, wie z. B. äthoxyliertes Isooctylphenol, (ca. 1:1) verwendet, so gelangt man zu einer ebenfalls hervorragenden Stabilisierung.

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Claims

632344 PATENTANSPRÜCHE

1. Mittel zur Szintillationszählung, enthaltend einen stabilisierenden Zusatz.

2. Mittel gemäss Anspruch 1, enthaltend den stabilisierenden Zusatz in Mengen von 0,005 bis 100 Gewichtsprozent, bezogen auf die Szintillator-Aktivsubstanz.

3. Mittel gemäss Anspruch 2, enthaltend als stabilisierenden Zusatz eine reduzierend wirkende Verbindung.

4. Mittel gemäss Anspruch 3, enthaltend als reduzierend wirkende Verbindung eine anorganische oder organische Schwefelverbindung.

5. Mittel gemäss Anspruch 3, enthaltend als reduzierend wirkende Verbindung eine anorganische oder organische Stickstoffverbindung.

6. Mittel gemäss Anspruch 3, enthaltend als reduzierend wirkende Verbindung eine organische Phosphorverbindung.

7. Mittel gemäss Anspruch 4, enthaltend als reduzierend wirkende Verbindung eine organische Verbindung des zweiwertigen Schwefels. '

8. Mittel gemäss Anspruch 7, enthaltend als organische Verbindung des zweiwertigen Schwefels ein 2-Mercaptoimidazol.

9. Verwendung des Mittels gemäss Anspruch 1 zur Herstellung einer flüssigen Zählprobe für die Flüssigkeits-Szintilla-tions-Zählung.