DE1623050C3 - Verfahren zur Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie und Anordnung zu seiner Durchführung - Google Patents
Verfahren zur Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie und Anordnung zu seiner DurchführungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie
mit Ausgleich der Fluoreszenzlöschung anhand von Szintillationszählungen einerseits
an einer Eichlösung unter deren Beeinflussung durch die Strahlung einer Eichstrahlungsquelle und
andererseits an mindestens einen radioaktiven Strahler enthaltenden Probenlösungen einmal mit und einmal
ohne deren Beeinflussung durch die Strahlung der Eichstrahlungsquelle mittels eines mindestens einen
Sekundärelektronenvervielfacher enthaltenden Spektrometersystems. Ferner betrifft die Erfindung eine
Anordnung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Ein Verjähren dieser Art ist in der US-PS 31 88 468 beschrieben. Dabei wird eine Anordnung mit mindestens
einem mit den Eich- bzw. Probenlösungen optisch koppelbaren Sekundärelektronenvervielfacher, einer
Verstärkerkette und mehreren Parallelkanälen mit je einem Analysator und einem Zähler verwendet. Bei
diesem bekannten Verfahren werden für jede zu untersuchende Probe zwei Zählungen durchgeführt,
wobei die eine dieser Zählungen mit und die andere ohne eine Beeinflussung der jeweiligen Probe durch
eine radioaktive Hilfsstrahlungsquelle erfolgt. Anhand der Ergebnisse beider Zählungen kann dann eine
rechnerische Korrektur vorgenommen werden, die auf eine Beseitigung des störenden Einflusses der Fluoreszenzlöschung
auf das Meßergebnis abzielt und damit einen'Ausgleich dieser Fluoreszenzlöschung ermöglichen
soll. Auch die zweite Zählung führt bei dem bekannten Verfahren also nicht zu einem unmittelbar
brauchbaren und zuverlässigen Meßergebnis, sondern sie gibt lediglich ein Mittel an die Hand, das in
Verbindung mit dem Ergebnis der ersten Zählung die ( Vornahme einer rechnerischen Korrektur ermöglicht.
Man erhält also bei dem bekannten Verfahren stets nur zwei unkorrigierte Ergebnisse, die erst nachträglich auf
rechnerischem Wege in Beziehung zueinander gesetzt werden müssen, um das endgültige Meßergebnis zu
erhalten.
Aus »Nucleonics«, Bd. 13,1955, Nr. 7, Seiten 36 bis 41,
ist weiter ein Spektrometer für die Szintillationsspektrometrie bekannt, bei dem Einrichtungen zur Behebung
von Instabilitäten vorgesehen sind, die einen störenden Einfluß auf das Meßergebnis haben können. Bei diesen
Instabilitäten handelt es sich jedoch nur um solche, die auf das Spektrometer selbst zurückzuführen sind,
nämlich um Instabilitäten, die ihre Ursache in Änderungen in der Verstärkung des spektrometereigenen
Sekundärelektronenvervielfachers oder des diesem nachgeschalteten Linearverstärkers oder in Änderungen
in der Schwellwertspannung der Diskriminatoren des Spektrometers haben. Die bei diesem bekannten
Spektrometer durch dem Sekundärelektronenvervielfacher nachgeschaltete Mittel zur Verstellung seiner
Hochspannung erfolgende Korrektur beschränkt sich auf Änderungen, die in dem Szintillationsdetektor oder
in der diesem nachgeschalteten elektronischen Meßeinrichtung
auftreten können, während Vorgänge, die sich vor dem Szintillationsdetektor abspielen, unberücksichtigt
bleiben. Da es sich hierbei nicht um ein Flüssigkeitsszintillations-Spektrometer handelt, wo
Fluoreszenzlöschung auftreten könnte, ist ein Ausgleich der Fluoreszenzlöschung, die ja schon vor dem
Szintillationsdetektor wirksam wird, bei dem bekannten Spektrometer nicht vorgesehen.
Auf den Seiten 63 und 64 des Buches »Liquid Scintillations Counting« von C. G. Bell und F. N.
Hayes, 1958, findet sich schließlich noch ein Hinweis
darauf, daß es bei Messungen an löschend wirkenden Probenlösungen zweckmäßig oder auch erforderlich
sein kann, höhere Werte für die Zählhochspannung zu wählen, um eine Verminderung des Wirkungsgrades der
Zählung zu vermeiden und die Vorteile eines Arbeitens am Ausgleichspunkt zu erhalten. Ein fortlaufender
Ausgleich des Einflusses der Fluoreszenzlöschung auf das jeweilige Meßergebnis ist aber auch in dieser
Literaturslelle weder vorgesehen noch als anzustreben oder erreichbar bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszugestalten,
daß es anstelle der bisher üblichen nachträglichen rechnerischen Korrektur zum Ausgleich der Fluoreszenzlöschung
eine unmittelbare meßtechnische Kompensation der Fluoreszenzlöschung im Verlaufe der
Messungen selbst ermöglicht und damit zu unmittelbar auswertbaren Meßergebnissen führt.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Kompensation der Fluoreszenzlöschung
zunächst in einem ersten Schritt von der Eichstrahlungsquelle in der Eichlösung hervorgerufenen Szintillationen
gezählt werden, daß in einem anschließenden zweiten Schritt die Eichlösung durch eine erste
Probenlösung ersetzt und die Größe der am Sekundärelektronenvervielfacher anliegende Hochspannung
automatisch bis zum Erreichen der gleichen Zählrate bei der Szintillationszählung wie für die Eichzählung
verändert wird und daß in einem anschließenden dritten Schritt die Szintillationszählung für die Probenlösung
ohne deren Beeinflussung durch die Eichstrahlungsquel-Ie unter Beibehaltung der im zweiten Schritt eingestellten
Hochspannung für den Sekundärelektronenvervielfächer wiederholt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt die zweite Zählung zu einem bereits korrigierten Meßergebnis,
das unmittelbar weiter verarbeitet werden kann. Dabei ergibt sich insbesondere auch die Möglichkeit,
während der gesamten Meßdauer eine fortlaufende Kompensation vorzunehmen, und weiter ist es nicht
erforderlich, die Messungen am Ausgleichspunkt vorzunehmen, wie dies bisher wegen des damit verbundenen
Stabilitätsgewinns üblich ist, so daß sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die mit einer
solchen Arbeitsweise verbundene Verringerung der Zählausbeute vermeiden läßt.
Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anordnung mit mindestens einem
mit den Eich- bzw. Probenlösungen optisch koppelbaren Sekundärelektronenvervielfacher, einer Verstärkerkette
und mehreren Parallelkanälen mit je einem Analysator und einem Zähler ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß dem Sekundärelektronenvervielfacher eine Schaltung zum Verstellen seiner
Hochspannung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den in einem der Parallclkanäle durch die
Einwirkung einer Eichstrahlungsquelle auf einerseits eine Eichlösung und andererseits eine Probenlösung
auftretende Zählraten nachgeschaltet ist.
Im übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens
als auch der zu dessen Durchführung dienenden Anordnung im einzelnen in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele für eine Anordnung
zur Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Spektrometers für die Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie,
F i g. 2 graphische Darstellungen des Zusammenhangs zwischen der gemessenen Aktivität für eine
Probe ohne Fluoreszenzlöschung (ausgezogene Kurve) und für eine den gleichen Gehalt an radioaktiven
Strahlen enthaltende Probe mit Fluoreszenzlöschung (gestrichelter Kurve),
F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform für den in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie umrahmten
Ausschnitt der Gesamtschaltung des Spektrometers,
Fig.4 ein Blockschaltbild für ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel und
F i g. 5 eine der Darstellung in Fig. 3 entsprechende
Darstellung der Zählraten für eine ^-Strahlungsquelle und ein mit Tritium markiertes Präparat für normale
Betriebsspannung (gestrichelte Kurven) und für eine die korrekte Zählrate für die ^-Strahlungsquelle wiederherstellende
Spannung (ausgezogene Kurven).
Das in Fig. 1 als Schaltbild dargestellte Flüssigkeitsszintillationsspektrometer
ist ein Koinzidenzspektrometer. Es besitzt eine Dunkelkammer mit einem
Probenhalter 10. Die Szintillationen in der Probe werden mit zwei Sekundärelektronenvervielfachern 12
in Koinzidenzschaltung gemessen. Die von den beiden Sekundärelektronenvervielfachern 12 gelieferten Signale
werden in einem Addierer 14 addiert, auf den eine Verstärkerkette mit einem logarithmischen Verstärker
16 und einem Linearverstärker 18 folgt. Der Ausgang des Linearverstärkers 18 ist mit einer Torschaltung 20
verbunden, die von einer Koinzidenzschaltung 22 gesteuert wird, die bei gleichzeitigem Eintreffen von
Signalen aus beiden Sekundärelektronenvervielfachern 12 die Torschaltung 20 öffnet.
Der Ausgang der Torschaltung 20 ist mit einer Mehrzahl von Parallelkanälen verbunden, die jeder aus
einem Amplitudenanalysator 24 und einer Zähleinrichtung oder einem Impulsratenmesser 26 bestehen. Jeder
dieser Parallelkanäle ist zur Messung der Aktivität der verschiedenen in der Probe enthaltenen radioaktiven
Elemente (Tritium, 14C, 32P usw.) bestimmt und insoweit
in üblicher Weise aufgebaut.
Außer diesen Parallelkanälen ist ein Hilfskanal zur Kontrolle und Regelung der Hochspannungsversorgung
für die Sekundärelektronenvervielfacher 12 über eine Hochspannungs-Versorgungsschaltung 28 vorgesehen.
Dieser Hilfskanal besteht aus einem Amplitudenanalysator 30, dem ein Impulsratenmesser 32 nachgeschaltet
ist. Dieser Impulsratenmesser 32 liefert ein von der Fluoreszenzlöschung in der Probe abhängiges
Signal, wie im folgenden erläutert wird. Ein Komparator 33 stellt die Differenz zwischen diesem Signa! und einer
von einem von Hand einstellbaren Generator 34 gelieferten Bezugsspannung fest und liefert bei Feststellung
einer Abweichung ein Steuersignal an einen Servo-Motor 36, der ein Potentiometer 38 zur Regelung
der Hochspannung betätigt, bis die Abweichung auf den Wert Null zurückgeführt ist.
Die dargestellte Anordnung arbeitet wie folgt:
1) In den Probenhalter 10 wird eine Szintillatoreichlösung gebracht. Anschließend wird eine y-Strahlungsquelle
in eine solche Stellung gebracht, daß sie auf die Szintillatoreichlösung einwirkt. Man kann dazu beispielsweise
eine ^-Strahlungsquelle verwenden, die an einer dicken Scheibe 39 aus absorbierendem Material
befestigt ist, die zwischen zwei Stellungen drehbar ist, in denen die ^-Strahlungsquelle entweder dem Probenhalter
10 zugewandt ist (in Fig. 1 ausgezogen dargestellte Stellung) oder von diesem Probenhalter entfernt und
abgeschirmt ist (gestrichelt gezeichnete Stellung).
Wenn die y-Strahlungsquelle der Szintillatoreichlösung
zugewandt ist, mißt man mittels des Impulsratenmessers 32 die Zählrate in einer mit Hilfe des
Amplitudenanalysators 30 ausgewählten Zone des Spektrums. Diese Zählrate liefert eine Bezugsspannung,
die ein für allemal am Generator 34 von Hand eingestellt wird.
2) a) Die Eichlösung wird anschließend durch eine erste Probe ersetzt, und die Zählung wird erneut mit
zugewandter ^-Strahlungsquelle vorgenommen. Der vom Amplitudenanalysator 30 gewählte Teil des
Spektrums wird so bestimmt, daß die eigene Aktivität der Probe ohne jeden Einfluß auf diese Zählung ist.
b) Man nimmt dann eine erneute Zählung vor, die am Impulsratenmesser 32 ein anderes Amplitudensignal als
das zuvor erhaltene liefert, wenn die Probe eine andere Fluoreszenzlöschung als die Eichlösung (für die der
Wert Null betragen kann) zeigt. Der Komparator 33 bewirkt dann eine Verstellung der Hochspannung im
geeigneten Sinn bis zur Wiederherstellung der korrekten Zählrate für die y-Strahlungsquelle. Da in den
meisten Fällen die oben angegebene Beziehung verifiziert wird, wird dann die Korrektion für die
Zählung der Probe gewonnen, die in den aus den Amplitudenanalysatoren 24 und den Zähleinrichtungen
26 bestehenden Parallelkanälen vorgenommen wird.
c) Die Hochspannungskorrektionsschleife wird abgeschaltet.
d) Die y-Strahlungsquelle wird in die gestrichelt gezeichnete Stellung zurückgedreht, wo sie keine
Wirkung mehr auf die Probe ausübt.
e) Die Probe wird gezählt und das Ergebnis gedruckt.
f) Die Probe wird durch eine nächste Probe ersetzt, worauf die Verfahrensstufen b) bis f) mit dieser Probe
wiederholt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird zur Zählung der in der Probe durch die Hilfsquelle
ausgelösten Szintillationen ein einziger Kanal benutzt, der den Teil des Spektrums auswählt, der oberhalb des
Spektrums des im Präparat enthaltenen Isotops liegt, dessen Emission das Energiemaximum darstellt. Diese
Verfahrensweise besitzt den Vorteil der Einfachheit, weist jedoch einen Nachteil auf. Die von der Hilfsquelle
induzierte Szintillationsrate verändert sich geringfügig in Abhängigkeit vom Probenvolumen und der Lage der
Hilfsquelle relativ zur Probe. Diese Abweichungen können sehr gering gehalten werden, indem man für die
Hilfsquelle eine geeignete Lage wählt, jedoch können sie nicht vollständig ausgeschaltet werden. Falls eine
noch größere Genauigkeit gefordert wird, kann man die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform verwenden, die
diesen Nachteil behebt.
Diese Ausführungsform nutzt die von der Löschung hervorgerufene Verschiebung im Spektrum aus, die in
Fig. 2 gezeigt ist. Wie ersichtlich, verändert sich das Verhältnis der Zählraten in den beiden Kanälen A und
B, wenn man von einer der Löschung unterworfenen Probe zu einer Probe ohne Löschung übergeht.
Man findet, daß die Abweichungen aufgrund des Probenvolumens und der relativen Lage der Hilfsquelle die Form des von der Hilfsquelle ausgelösten Spektrums praktisch nicht beeinflussen. Das Verhältnis der Zählraten in den beiden Kanälen A und B des
Man findet, daß die Abweichungen aufgrund des Probenvolumens und der relativen Lage der Hilfsquelle die Form des von der Hilfsquelle ausgelösten Spektrums praktisch nicht beeinflussen. Das Verhältnis der Zählraten in den beiden Kanälen A und B des
ίο Spektrums (das von der Form dieses Spektrums
abhängt) bleibt daher unverändert, vorausgesetzt, daß die Lage dieser Kanäle A und ß geeignet gewählt
wurde, und zwar je nach dem Fall teilweise überlagert oder im Gegenteil verschieden und voneinander
getrennt.
Durch geeignete Wahl des Energiegehaltes der Kanäle A und B und ihrer Lage kann man unter
anderem entweder eine geringfügige Überkompensation, d. h. die Wiederherstellung einer Zählrate, die
geringfügig über der ohne Fluoreszenzlöschung vorliegenden liegt, oder eine unvollständige Kompensation
erzielen.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform sind zur Vereinfachung die Teile, die denen der Fig. 1
entsprechen, mit der gleichen Bezugszahl, jedoch mit einem Indexstrich bezeichnet. Die beiden Kanäle weisen
je einen Amplitudenanalysator 40 und einen Impulsratenmesser 42 auf. Die beiden Kanäle wirken auf einen
Differentialverstärker 44, dessen Ausgangsspannung an einen Komparator 33' gelegt wird. Im übrigen ist die
Schaltung die gleiche wie in Fi g. 1.
Offensichtlich ist die Kompensation um so leichter in befriedigender Weise im gesamten Löschungsbereich
durchzuführen, je enger dieser ist. Die in F i g. 1 und vor allem F i g. 3 gezeigten Ausführungsformen reichen aus
für Löschungen, wie sie bei der Flüssigkeitsszintillationsspektrographie üblicherweise auftreten. Dagegen
ist eine Korrektion zweiter Ordnung erforderlich, wenn der vorgesehene Meßbereich besonders groß ist. Diese
Korrektion kann durch Veränderung zweier Funktionsparameter erhalten werden, beispielsweise indem man
die Ausführungsform der Fig.4 benutzt, wo der Hauptteil der Kompensation wie im Fall der F i g. 3 und
die restliche Korrektion zweiter Ordnung durch Veränderung der Eingangsempfindlichkeit des Verstärkers
bewirkt wird.
Die Anordnung von Fig.4 besitzt wiederum einen
Probenhalter 10", der gegenüber zwei mit einer Verstärkerkette verbundenen Sekundärelektronenvervielfachern
12" angeordnet ist. Die Verstärkerkette besteht aus zwei von einem Addierer 14" ausgehenden
Zweigen. Der erste Zweig, der mit den Kanälen zur Zählung der in der Probe gegebenenfalls vorhandenen
radioaktiven Strahlungsquellen verbunden ist, enthält ein Lineardämpfungsglied 46" mit einem durch ein
Regelpotentiometer 48 einstellbaren Verstärkungsfaktor. Der Rest dieses Zweiges ist gleich dem entsprechenden
Teil der Fig. 1.
Der andere Zweig enthält zunächst einen Linearverstärker 50 und anschließend eine Torschaltung 52. Er
wirkt auf eine Schaltung zur Messung des Verhältnisses der Impulszählraten in den beiden Kanälen, die der in
F i g. 3 gezeigten Schaltung ähnelt. Die beiden logarithmischen Impulsratenmesser 42" und der Differeritialverstärker
44" können zu einem einzigen Kreis zur Bestimmung des Verhältnisses der Ausgangssignale der
beiden Analysatoren 40" verbunden sein.
Wie im Fall der Fig.3 wird das Ausgangssignal des
Differentialverstärkers 44" dem Komparator 33" zugeleitet. Dieser wirkt, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines von Hand einstellbaren Potentiometers 54, auf eine Hochspannungsregelvorrichtung 36",
ähnlich der bereits beschriebenen, um die von der Hilfsquelle in der Probe ausgelöste Zählrate auf den
Wert der Zählrate in der Eichlösung zurückzustellen.
Außerdem wirkt der Komparator 33" über ein weiteres, von Hand einstellbares Potentiometer 56 auf
einen Servomotor zur Steuerung der Regelung 48 des Lineardämpfungsgliedes 46". Die Rolle des Servomotors,
dessen Charakteristik durch Versuche bestimmt wird und der beispielsweise auf eine Nockenwelle wirkt,
liegt darin, den Abstand (stets von zweiter Ordnung) zwischen der Kompensation für die /-Strahlungsquelle
und der Kompensation für die radioaktive Strahlungsquelle (im allgemeinen weiche ^-Strahlungsquelle), die
in der Probe enthalten ist, zurückzustellen.
Die in F i g. 4 dargestellte Ausführungsform ist offensichtlich gegenüber den Ausführungsformen der
F i g. 1 und 3 komplizierter. Ihre Anwendung wird sich im allgemeinen nur dann rechtfertigen lassen, wenn eine
hohe Genauigkeit in einem sehr breiten Meßbereich gefordert wird und die Proben einen innerhalb sehr
weiter Grenzen veränderlichen Löschfaktor aufweisen. Die verwendete /-Strahlungsquelle muß selbstverständlich
ein Emissionsspektrum aufweisen, das in der Hauptsache oberhalb des der in der Probe enthaltenen,
zu messenden Isotopen liegt. Tatsächlich bedeutet die Löschung praktisch nur ein Problem, wenn der Strahler
14C und vor allem Tritium ist. Infolgedessen genügt es
im allgemeinen, eine /-Strahlungsquelle, wie 137Cs zu
verwenden, deren Spektrum in der Hauptsache oberhalb des Spektrums des 14C liegt.
Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform umfaßt einen Hilfskreis, der auch im Fall der F i g. 1 und 3 verwendbar
ist und dazu dient, die Bedienungsperson darauf aufmerksam zu machen, wenn der Löschungsgrad einer
Probe so ist, daß eine Kompensation nicht mehr möglich ist. Dieser Hilfskreis kann benutzt werden, um eine
Signallampe einzuschalten oder um eine Probe auszuscheiden, deren Zählung in der Folge in einer anderen
Form wiederholt werden kann.
Zweck und Arbeitsweise dieses aus einer Begrenzungseinrichtung 60 und einem Anzeigegerät 62
bestehenden Hilfskreises ergeben sich aus F i g. 5. Diese Figur zeigt in ausgezogenen Strichen das von einer
/-Strahlungsquelle in einer löschungsfreien Probe ausgelöste Spektrum sowie das von Tritium in der
gleichen Lösung emittierte Spektrum. Sie zeigt auch gestrichelt die Transformation dieser Spektren für den
Fall einer stärkeren Löschung. In diesem Fall kann eine Erhöhung der an die Sekundärelektronenvervielfacher
angelegten Hochspannung der oder Eingangsempfindlichkeit der Verstärkerkette die Zählrate für die
/-Strahlungsquelle auf den Wert zurückzubringen, den sie ohne Löschung gehabt hätte. Im Gegensatz dazu
führt die Erhöhung dieser gleichen Hochspannung einfach zu einer Verlängerung des Tritiumspektrums,
wie strichpunktiert gezeigt. Wenn die Löschung stark genug ist, können die Photonen mit der geringsten
Energie keine Emission von Fotoelektronen an der Kathode des Sekundärelektronenvervielfachers erzeugen
und damit keine Impulse mehr bewirken. Anders gesagt kann somit selbst eine Erhöhung der Eingangsempfindlichkeit für die Verstärker keine Wiederherstellung
eines Impulses herbeiführen, wenn die- vom Sekundärelektronenvervielfacher empfangene Energie
nicht zur Aussendung auch nur eines einzigen Fotoelektrons ausreicht.
Die in Fig.4 gezeigte Anordnung liefert der
Bedienungsperson eine Anzeige, daß dieser Effekt auftritt. Wenn die zur Wiederherstellung der korrekten
Zählrate für die /-Strahlungsquelle notwendige Hochspannungsverstellung einen gegebenen Wert übersteigt,
erscheint an einem Anzeigegerät eine Anzeige. Außerdem kann die Probe automatisch ausgeschieden
ίο werden, um später mit anderen Betriebsparametern, die
eine größere Sensibilität im Bereich niedriger Energien ermöglichen, erneut gezählt zu werden. Die Anzeigeschwelle
wird auf einen durch Versuche erhaltenen Wert festgelegt, für den die Wahrscheinlichkeit einer
fehlenden Kompensation merklich ist.
Der Vorteil der Erfindung und der damit mögliche Kompensationsgrad lassen sich aus den folgenden
Versuchsergebnissen erkennen, von denen das erste mit einer y-Strahlungseichquelle und das andere mit einer
a-Strahlungseichquelle erhalten wurden. In beiden
Fällen bestand das Spektrometer aus handelsüblichen Einzelteilen.
Die Szintillatorlösung war eine übliche Lösung mit 0,5% POP und 0,05% POPOP in Toluol und wurde bei
13°C gehalten. Die gemessenen Radioelemente waren 3H als Markierung von Stearinsäure und 14C als
Markierung von Benzoesäure. Die verwendeten Löschungsmittel waren Aceton, Äthanol und Essigsäure
für eine chemische Löschung und Azobenzol für eine Farblöschung. Die Kompensation der Löschung wurde
durch Erhöhung der an den Sekundärelektronenvervielfacher angelegten Hochspannung bis zur Wiederherstellung
der Zählrate der Quelle bewirkt (Ausführungsform der Fig. 1).
Erster Versuch
Die /-Strahlungshilfsquelle bestand aus etwa 0,1 μ Ci '35Cs in Form einer Lösung von 0,2 ml, die in einer
Nadel von 2 mm Innendurchmesser und 2 mm Wandstärke enthalten waren, die am Deckel der Probenflasche
befestigt war und in die Lösung bis auf 15 mm vom Flaschenboden eintauchte.
Das Diskriminatorfenster des zur /-Strahlenmessung und zur Kompensation verwendeten Analysatorkanals
erfaßte den Energiebereich zwischen 0,315 und 0,350 MeV. Die ß-Strahlenmessung erfolgte in Integralschaltung
mit einer Eingangsempfindlichkeit von 0,5 mV. Der verfügbare Hochspannungsbereich erstreckte
sich von 700 bis 1700V, und der nominale Arbeitswert lag bei 800 V.
Die normale Impulszählrate /V/o der /-Strahlungsquelle
ohne Löschung wurde ein für allemal durch Messung der von ihr in einer Probe des reinen
Szintillators ausgelösten Aktivität bestimmt. Dann wurde jede Messung mit Löschungskorrektur wie folgt
durchgeführt:
1) Der Hochspannungswert wurde so eingestellt, daß die Impulsrate für die Quelle nach der Ablesung am
Impulsratenmesser wieder den Wert /V/o+1% annimmt.
2) Die /-Strahlungsquelle wurde entfernt und die Eigenaktivität der Probe bei Regelung der Hochspannung
gezählt. Die Veränderung der /-Impulszählrate in Abhängigkeit von der Hochspannung ergab sich zu
1,8% pro Volt, was zur Regelung der Hochspannung auf etwa ±0,2 Volt ausreichte, was jeweiligen Abweichungen
von 0,05% und 0,5% bei den Zählraten von 14C und 3H entspricht.
609 583/174
Zweiter Versuch
Die «-Strahlungsquelle bestand aus einer auf einer dünnen Goldfolie elektrolytisch abgeschiedenen und
durch einen sehr dünnen Goldüberzug geschützten Poloniumschicht. Bei der Messung wurde die Quelle in
die Szintillatorlösung in eine reproduzierbare Lage eingetaucht. Die oc-Strahlungszählung wurde mit einer
Diskriminatorfensterbreite von 50 keV durchgeführt, wobei die Messung der oc-Zählrate eine ausgeprägte
Spitze ergab für eine Energie, die einem Wert von etwa 0,5 meV für jS-Teilchen entspricht, da die Fluoreszenzausbeute
für die α-Strahlung etwa lOfach geringer ist (etwa 0,7 Photonen/keV) als für die jS-Strahlung (etwa 7
Photonen/keV).
Bei Routinemessungen arbeitet man im Bereich des Steilanstiegs der Kennlinie a-Zählrate Να/Hochspannung,
wobei die Steigung-jp-7% pro Volt betrug, was
wesentlich besser als für die ^-Strahlungsquelle ist.
Die Regelung zur Messung der eigentlichen Aktivität der Probe wurde durch Erhöhung der Hochspannung
um einen Faktor c-A V vorgenommen, nachdem einmal A Kauf die oben beschriebene Weise bestimmt war. Die
Konstante c wurde ihrerseits aus den relativen Lagen der Kennlinien Impulszählrate/Hochspannung für die a-
und ß-Strahlungen und verschiedene Konzentrationen bestimmt. Ihr Wert lag sehr nahe bei 2.
Zahlreiche Messungen mit γ- und a-Strahlungsquellen
und Proben mit verschiedenen Löschungsgraden (bis zu 50%) bei einer für jede Messung eingestellten
Hochspannung zeigten, daß die Effekte aller Instabilitätsfaktoren und insbesondere des chemischen Löschungsfaktors
und des Farblöschungsfaktors sowohl für Tritium wie für 14C durch das erfindungsgemäße
Verfahren um einen Faktor von 10 bis 20 verringert werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Flüssigkeitsszintillationsspektrometrie mit Ausgleich der Fluoreszenzlöschung
anhand von Szintillationszählungen einerseits an einer Eichlösung unter deren Beeinflussung durch
die Strahlung einer Eichstrahlungsquelle und andererseits an mindestens einen radioaktiven Strahler
enthaltenden Probenlösungen einmal mit und einmal ohne deren Beeinflussung durch die Strahlung der
Eichstrahlungsquelle mittels eines mindestens einen Sekundärelektronenvervielfacher enthaltenden
Spektrometersystems, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Kompensation der Fluoreszenzlöschung zunächst in einem ersten Schritt die
von der Eichstrahlungsquelle in der Eichlösung hervorgerufenen Szintillationen gezählt werden, daß
in einem anschließenden zweiten Schritt die Eichlösung durch eine erste Probenlösung ersetzt
und die Größe der am Sekundärelektronenvervielfacher anliegenden Hochspannung automatisch bis
zum Erreichen der gleichen Zählrate bei der Szintillationszählung wie für die Eichlösung verändert
wird und daß in einem anschließenden dritten Schritt die Szintillationszählung für die Probenlösung
ohne deren Beeinflussung durch die Eichstrahlungsquelle unter Beibehaltung der im zweiten
Schritt eingestellten Hochspannung für den Sekundärelektronenvervielfacher wiederholt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß für weitere Probenlösungen jeweils nur der zweite und dritte Verfahrensschritt durchgeführt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten und im zweiten
Verfahrensschritt die Zählraten sowohl für die Eichlösung als auch für die Probenlösungen in zwei
verschiedenen Energiekanälen bestimmt werden und die Hochspannung bis zur Einstellung gleicher
Verhältnisse zwischen v den in diesen Kanälen ermittelten Zählraten für die Eichlösung einerseits
und für die Probenlösungen andererseits verstellt wird.
4. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mindestens
einem mit den Eich- bzw. Probenlösungen optisch koppelbaren Sekundärelektronenvervielfacher,
einer Verstärkerkette und mehreren Parallelkanälen mit je einem Analysator und einem Zähler, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Sekundärelektronenvervielfacher (12; 12") eine Schaltung (in F i g. 1:30 bis
38; in F i g. 3:33', 40 bis 44; in F i g. 4:33" bis 44", 54)
zum Verstellen seiner Hochspannung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den in einem der
Parallelkanäle durch die Einwirkung einer Eichstrahlungsquelle auf einerseits eine Eichlösung und
andererseits eine Probenlösung auftretenden Zählraten nachgeschaltet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sekundärelektronenvervielfacher
(12") zusätzliche eine Schaltung (48, 56, 58) zum Verstellen der Eingangsempfindlichkeit (46") für die
Verstärkerkette (16", 18") in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den in einem der Parallelkanäle
durch die Einwirkung der Eichstrahlungsquelle auf einerseits die Eichlösung und andererseits die
Probenlösung auftretenden Zählraten nachgeschaltet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH897865 | 1965-06-26 | ||
DES0104466 | 1966-06-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1623050C3 true DE1623050C3 (de) | 1977-09-08 |
Family
ID=
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