FI85309C - System och metod foer bestaemning av ett provs homogenitet vid scintillationsraekning. - Google Patents

Description

85309

Systeemi ja menetelmä näytteen homogenisuuden määrittelemiseksi tuikelaskennassa

System och metod för bestämning av ett provs homogenitet vid scintillationsräkning 5 Tämä keksintö kohdistuu menetelmään, mikä on käyttökelpoinen lisäämään nestetuikelaskentasysteemien tarkkuutta ja erityisesti menetelmään 10 nestetuikelaskennan näytteen radiokemiallisen homogeenisuuden määrittelemiseksi sekä kohdistuu myös nestetuikelaskennan systeemiin käytettäväksi koenäytteellä, joka sisältävät yhtä tai useampaa radioaktiivista isotooppia sekä nestemäistä tuikeainetta, isotoopin hajoamisen tapahtuessa tunnettuun tapaan spektrin yli jakautuneena.

15

Nestetuikelaskenta tunnetaan yleisesti ja sitä käytetään mittaamaan pienen energian beettasäteitä lähetettäviä radioisotooppeja gamma- ja alfasäteilijöiden lisäksi. Kuten on tunnettua, sekoitetaan näyte, jonka säteilyominaisuudet tulee mitata, liuokseksi, jota kutsutaan näyteseok-20 seksi. Näyteseos sisältää tyypillisessä tapauksessa liuottimen, kuten tolueenia, ksyleeniä ja sisältää liuonneita liuosaineita, kuten fluori-loisteaineita. Liuotin absorboi radioaktiivisen hajoamisen energian ja siirtää sen fluorisoiviin aineisiin. Kun fluorisoiva molekyyli palautuu perustilaansa, se lähettää valokvantin eli fotonin. Kutakin radioaktii-25 visen hajoamisen tapausta kohden tuotetaan useita fotoneja ja fotonien lukumäärä on verrannollinen hajoamisen energiaan. Kukin valoilmiö muunnetaan valomonistinputkessa sähköiseksi signaaliksi niin, että sen esiintyminen voidaan merkitä muistiin tuikelaskimessa.

30 Tyypillisesti käytetään tuikelaskimessa analyyttistä menetelmää, jotta mitattaisiin radioaktiivisuuden määrä ja sisällyttämällä radioaktiivisella aineella merkitty analyytti tiettyyn liuokseen fluoriloisteainei-den kanssa tässä tuikenäytteessä. On erityisen tärkeätä valmistettaessa radioaktiivisia näytteitä tuikelaskinta varten taata, että radiokemial-35 linen näyte sopii yhteen tuikeväliaineen kanssa. Emulsoijan tyyppisiä tuikenäyteseoksia on suunniteltu sisältämään vesiperäinen näyte saattaen se välittömään kosketuksiin fluoriloisteaineiden kanssa näiden orgaanisessa faasissa. Mikäli näyte ei ole homogeeninen, aiheuttavat 2 85309 paikalliset vaihtelut radionukliidien liuoksen geometriassa näytteen aktiivisuuden, mikä ei ole toistettavissa. Tämän lisäksi johtaa sammutuksen korjauksen käyttö heterogeenisissa näytteissä usein epätarkkoihin, toistamattomissa oleviin määrityksiin näytteen aktiivisuudesta.

5

Useita aikaisempiakin menetelmiä on ehdotettu näytteen homogeenisuuden mittaamiseksi. Eräs tällainen menetelmä on kaksinkertaisen suhteen menetelmä, mikä on kuvattuna siinä artikkelissa, mikä on julkaistuna International Journal of Applied Radiation and Isotopes, 1968 volyymi 10 19, sivut 447-462, kirjoittanut E.T. Bush, nimitykseltään "A Double

Ratio Technique As An Aid To Selection of Sample Preparation Procedures In Liquid Scintillation Counting". Tämä menetelmä perustuu siihen tosiasiaan, että radioaktiivisten näytteiden laskemisen tehokkuus riippuu sekä näyteseoksen sammutuksen tasosta siinä liuoksessa, mikä perustuu 15 tiettyyn ulkoiseen standardiin että siitä tasosta, missä suhteessa näytteen aines on jakautuneena epätasalaatuisesti tähän näyteseokseen. Täten ulkoista standardia voidaan käyttää mittaamaan sammutusmäärä riippumatta siitä tehokkuudesta, millä radioisotooppia itse asiassa kulloinkin lasketaan. Voidaan aikaansaada riippuvaisuuskäyrästö näyt-20 teen eri kanavien suhteesta verrattuna ulkopuolisen standardin kanavien suhteeseen tiettyjä standardien sammutettujen liuosnäytteiden sarjaa varten. Tuntemattomat näytteet, mikäli ne ovat todellisia liuoksia, aikaansaavat arvoja, jotka osuvat tälle käyrälle. Poikkeamat tästä käyrästä "suuremman sammutuksen määrän" suuntaan näytteen suhteissa 25 osoittaa, että näytteet eivät ole kokonaisuudessaan liuenneet. Eräs kaksinkertaisen suhteen menetelmän haittapuolia on, että se on sovellettavissa ainoastaan yhden ainoan merkkiaineen analyysiin.

Heterogeenisen liuoksen merkitys muodostamassa virheellisiä tuloksia on 30 myös kuvattu kahdessa artikkelissa, mitkä on julkaistu lehdessä Laboratory Practice, volyymi 30, n:o 5, toukokuun 5, 1981, kirjoittaneet D. Horrocks sekä A. Kolb toinen nimitykseltään "Common Methods In Sample Preparation For Liquid Scintillation Counting" ja toinen nimitykseltään "Instrumental Methods For Detecting Some Common Problems In 35 Liquid Scintillation Counting". Jälkimmäinen artikkeli kuvaa neste-tuikelaskennan systeemiä, mikä kykenee tunnistamaan tietyn tyyppisiä

II

3 85309 virheitä, joita esiintyy nestetuikelaskennan näytteissä, erään näistä tunnistaessa orgaanisen tuikeaineen ja vesiperäisen näytteen erottumisen toisistaan. Tämä nimenomainen tuikelaskin sisältää pulssinkorkeuss-pektrin määrittelyn Compton-elektroneille. Mikäli Comptonin reunaraja 5 on epäjatkuva, voidaan tästä päätellä, että näyte on kahdessa faasissa. Vaikkakin tämä menetelmä on sovellettavissa useakertaisesti radiomerki-tyn analyytin tapauksiin näytteissä, on tämän erityisen menetelmän eräs rajoitus, että tarvitaan kaksi eri nestemäistä faasia, joista molempien täytyy kyetä tuikkimaan. Mikäli kuitenkin vain toinen näistä kahdesta 10 faasista tuikkii, toisin sanoen tilanne on absorptio inertillä alustalla, tämä menetelmä ei enää toimi. Tämän johdosta tämä menetelmä tunnistaisi väärin radiomerkittyjen analyyttien näytteet, mitkä ovat absorboituneet kiinteisiin kannatinaineisiin, kuten suodinkiekkoon tai näy-teadsorption tapauksessa tulkiten ne homogeenisiksi.

15

Mikä tahansa fysikaalisen kosketuksen häviäminen radiomerkittyjen analyyttien ja fluorituikeaineiden välillä tuikelaskinlaitteen näyteseok-sessa aikaansaa heterogeenisen näytteen, mikä johtaa virheellisiin lukemiin. Radiomerkityt analyytit, mitkä ovat osittain tai kokonaisuu-20 dessaan poistuneet orgaanisesta faasista, aikaansaavat erilaiset ra-.. . dionukliidien laskennan tehokkuudet riippuen dissoluution määrästä kussakin faasissa. Hydrofiiliset näyteseokset, joissa vesipohjan kapasiteetti on ylitetty, johtavat faasien erottumiseen. Lähes kaikissa emulsoijatyyppisissä näyteseoksissa on epästabiilisuuden alueita, jois-25 sa vesiperäinen aines ei ole liuoksena. Näitten alueitten yleisyys riippuu lämpötilasta, näyteseoksen tilavuudesta, analyytin tilavuudesta, analyyteissä olevista liuotteista sekä ajan kulumisesta. Epäpolaa-rinen orgaaninen liukoinen radiokemikaali säilyy aina todellisena liuoksena emulsoijan näyteseoksissa, vaikkakin näyteseos näyttäisi olevan 30 faaseiltaan erottunutta. Radiokemikaalien tyyppien geometria on oleellisesti tyyppiä 4 orgaanisen tuikeaineen faasiin verrattuna todellisilla liuoksen näytteillä. Heterogeenisissa näytteissä osoittaa ulkopuolisen standardin mittaus fysikaalista muutosta, mikä tapahtuu orgaanisen tuikefaasin sisällä. Tuiketapahtumien ulkopuolinen lähde ei 35 kykene tehokkaasti osoittamaan radioyhdisteiden geometrista jakautumaa. Koska radiokemikaali on läheisessä kosketuksessa tuikeväliaineen kans- 4 85309 sa, ovat muutokset fysikaalisen laskemisen fysikaalisessa ympäristössä verrattuna radionukliidien jakautumaan osoitettavissa muunnettuna näytteen pulssinkorkeuden energian jakautumana.

5 Keksinnön tarkoitus on aikaansaada uusi menetelmä, kuten myös parannettu laitteisto näytteen homogeenisuuden määrittelemiseksi nestetuike-laskentalaitteessa.

Keksinnön mukaiselle nestetuikelaskennan systeemille on pääasiallisesti 10 tunnusomaista, että laitteessa on: - muutinlaitteet kunkin tästä näytteestä lähteneen pulssin muuntamiseksi pulssiin verrannolliseksi sähkösignaaliksi, 15 - koinsidenssilaitteet kytkettynä mainittuihin muutilaitteisiin, niiden pulssien poistamiseksi, jotka eivät esiinny tietyn ennakolta määritellyn aikaeron "ikkunan" puitteissa, täten päästäen läpi vain ne pulssit, jotka aiheutuvat ydinilmiöistä, 20 - kvantisointilaitteet mainittuihin koinsidenssilaitteisiin kytkettyinä mainitun koinsidenssilaitteen läpi päästämän pulssin parametrin tunnistamiseksi, - käsittelylaitteet, joihin kuuluvat muistiosat kytkettynä mainittuihin 25 kvantisointilaitteisiin vastaanottaen ja varastoiden kuhunkin ydinilmi- öön liittyvän parametrin tiedot, radionukliidin ääripisteen laskemiseksi, kalibrointikäyrän laskemiseksi, joka liittyy kuhunkin näistä radioaktiivisista isotoopeista ja jotka vertaavat koenäytteen laskettua ääripistettä teoreettiseen ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi poik-30 keaako mainittu koenäyte enempää kuin ennalta määrätyn määrän, minkä kautta heterogeeniset tilat tunnistetaan.

Lisäksi keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäiselle suoritusmuodolle on pääasiallisesti tunnusomaista seuraavat menetelmävaiheet: 35 >i 5 85309 (a) lasketaan tietyn radionukliidin kalibrointiyhtälö kullekin mielenkiinnon kohteena olevalle radionukliidille sammutusta ilmaisevasta parametrista ja lasketaan radionukliidin ääripiste kullekin mielenkiinnon kohteena olevalle radionukliidille, 5 (b) verrataan radionukliidin kalibrointiyhtälöön liittyvää ääripistettä tämän näytteen laskettuun ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi, onko poikkeama suurempi kuin likimäärin 4 % tritiumin kyseessä ollen ja 5 % suuremman energian radionukliidien kyseessä ollen, mikä täten osoittaa, 10 että koenäyte on epähomogeeninen eli heterogeeninen.

Edelleen keksinnön mukaisen menetelmän toiselle suoritusmuodolle on pääasiallisesti tunnusomaista seuraavat menetelmävaiheet: 15 - mitataan sammutusta ilmaiseva parametri sarjasta sopivia sammutus- standardeja kullekin mielenkiinnon kohteena olevalle radionukliidille, - lasketaan teoreettinen ääripiste kullekin radioaktiiviselle isotoopille tässä sopivien sammutusstandardien sarjassa, 20 - lasketaan radionukliidin kalibrointikäyrä kullekin mielenkiinnon alaiselle radionukliidille SIE tiedoista ja mitatuista ääripisteistä, .... - mitataan tuntemattoman, radionukliideja sisältävän koenäytteen aktii- ; ' 25 visuuden taso, jotta saataisiin SIE kalibrointikäyrä ja lasketaan tämän koenäytteen radioaktiivisten isotooppien ääripiste sekä - verrataan kalibrointikäyrästä saatua teoreettista ääripistettä laskettuun ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi onko poikkeama suurempi 30 kuin ennalta määrätty määrä, mikä täten ilmaisee koenäytteen olevan heterogeeninen.

Tämän keksinnön eräs piirre on, että radiokemikaalien homogeenisuus on helposti määriteltävissä nestetuikelaskennan näytteessä siten, että — 35 merkityksellinen aktiivisuuden laskentamäärä tuikelaskimessa on erotel tavissa luonteeltaan epätarkoista geometrioista aiheutuvista virheistä.

6 85309

Eräs erityinen tämän keksinnön ominaisuus on, että epähomogeeniset nestetuikelaskennan olosuhteet, joita aiheutuu adsorptiosta, itsead-sorptiosta, saostumisesta ja radioaktiivisen aineen faasierottumisesta 5 tuikeliuokseen verrattuna tässä tuikelaskennan näyteseoksessa voidaan nopeasti ja tarkasti tunnistaa.

Tämän keksinnön eräs etu on, että jopa nestetuikelaskennan näytteessä, mikä sisältää useita radionukliideja, voidaan homogeenisuus määritellä 10 käyttämällä korkeamman energian radionukliidin ääripistettä hyväksi. Yksinkertaisesti sanottuna saadaan mitattaessa korkeamman energian radionukliidin ääripisteen energia tässä näytteessä, joka kulloinkin on tarkasteltavana samalla ilmaistu pienemmän energian radionukliidin homogeenisuudesta.

15 Tämän keksinnön mukaisesti tunnistaa uusi tuikelaskennan systeemi automaattisesti ne epätarkkuudet laskennan prosessissa, jotka perustuvat faasien erottumiseen tai muuhun epähomogeenisuuden tilaan, mikä täten takaa tarkan ja toistettavissa olevan radionukliidin radioaktiivisuuden 20 määrän laskemisen.

Erään toisen piirteen mukaisesti tämän keksinnön mukaisesta nestetuikelaskennan systeemistä tunnistetaan sekä yhden ainoan että useiden radiomerkittyjen liuosten tapaukset nopeasti ja tarkasti sellaisen 25 liuoksen epähomogeenisuuden suhteen, mikä muutoin estäisi aktiivisuuden määrän tarkan laskemisen.

Tämän keksinnön mukaisesti mitataan ulkopuolisen standardin radionukliidin QIP (Quench Indicating Parameter) ja kunkin standardin ääripiste 30 mitataan ja merkitään muistiin. Sitten määritellään yhtälö, joka osoittaa parhaan mahdollisen sovittamistapauksen näihin mittauspisteisiin. Kunkin näytteen QIP mitataan ja sitten lasketaan kunkin näytteen ääri-piste. Vertaamalla mitattua ääripistettä teoreettiseen ääripisteeseen voidaan näytteen homogeenisuus tunnistaa nopeasti ja tarkasti.

35

II

7 85309

Edellä mainitut ja muut tarkoitukset, ominaisuudet ja edut tästä keksinnöstä tulevat käymään paremmin ilmi seuraavassa olevasta edullisten suoritusmuotojen selitysosasta ja oheisista piirustuksista.

5 Kuvio 1 on kaavio ekvivalentista ääripisteen kanavasta sammutusta osoittavan parametrin funktiona eli ulkopuolisen standardin spektri-indeksiä (SIE) tritiumille ja hiili-14:lle.

Kuvio 2 on kaavio ekvivalentista ääripisteen kanavasta SIE arvon funk-10 tiona tritiumille vedessä, tämän käyrän perustuessa taulukossa II esitettyihin tietoihin.

Kuvio 3 on kaavio ekvivalentista ääripisteen kanavasta SIE arvon funktiona hiili-14 isotoopille vedessä, tämän perustuessa taulukossa II 15 esitettyihin tietoihin.

Kuvio 4 on kaavio ekvivalentista ääripisteen kanavasta SIE arvon funktiona fosfori-32 isotoopille käyttäen INSTA-GEL®:ä tuikeaineen näyte-seoksessa, tämän käyrän perustuessa taulukossa IV esitettyihin tieto!· 20 hin.

Kuvio 5 on kaavio ekvivalentista ääripisteen kanavasta SIE arvon funktiona radionukliidille jodi-125 käytettäessä INSTA-GEL® tuikeainetta näyteseoksessa, tämän perustuessa taulukossa IV esitettyihin tietoihin. 25

Kuvio 6 on lohkokaavio tuikelaskennan systeemistä, johon on sisällytetty tämän keksinnön mukainen parannettu menetelmä näytteen homogeenisuuden määrittelemiseksi.

30 Kuvio 7 on kulkukaavio, mikä havainnollistaa tämän keksinnön parannetun menetelmän eri vaiheita määriteltäessä näytteen homogeenisuutta toteutettuna kuviossa 6 esitetyssä tuikelaskennan systeemissä.

Lyhyesti sanottuna merkitsee nyt kyseessä oleva keksintö menetelmää ja 35 laitteistoa, jolla nopeasti ja tarkasti tunnistetaan epähomogeeninen eli heterogeeninen tilanne näytteessä, mihin sisältyy radiomerkitty 8 85309 analyyttiaine. Tätä keksintöä voidaan käyttää millä tahansa ulkopuolisen standardin tyyppisellä nestetuikelaskimella, mikä merkitsee muistiin energiapulssin korkeuden spektrin, jollainen laite on Packard TRI-CARB® spektrianalysaattorien sarjaan sisältyvä nestetuikelaskennan 5 spektrometri. Tämän keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisen hyvin tarkasti uudelleen toistettavissa olevia tuloksia varten sammut-tamattomasta aina voimakkaasti sammutettuun ympäristöön saakka. Yhteen kertaan merkittyjä ja useampikertaisesti radiomerkittyjä analyyttejä voidaan käyttää sekä hydrofoobisissa että hydrofiilisissä tuikelasken-10 nan liuoksissa ja voidaan tunnistaa mitkä tahansa epästabiilit laskennan näytteet, mikä perustuu sekä näyteseoksen sammutuksen että radio-nukliidin ääripisteen tasoon. Todellisen liuoksen laskentateho määrittyy tällä yksinkertaisella mutta uudella menetelmällä ja keinolla tämän keksinnön mukaisesti. Tämä menetelmä on oleellisesti ottaen riippumaton 15 liuoksen todellisesta tilavuudesta ainakin toimialueella 10 ml - 20 ml käytettäessä liuoksia, joilla on laaja sammutustasojen alue.

Nyt kyseessä olevaan keksintöön sisältyy aktiivisuuden tason mittaaminen joukosta homogeenisia sammutusstandardeja käyttäen soveliasta nes-20 tetuikelaskinta, jollainen on esim. Packard TRI-CARB® 460C Scintillation Counting System tai käyttäen muita tähän verrattavissa olevia nestetuikelaskennan systeemejä, jotta täten saataisiin sammutusta osoittava parametri, jollainen on mainitussa laitteessa ulkopuolisen standardin spektri-indeksi (Spectral Index of the External Standard -25 SIE), mikä osoittaa ulkopuolisella standardilla indusoituja tapahtumia. Kunkin standardin ääripiste lasketaan käyttäen kvadraattista polynoomi-menetelmää, mikä on sovellettavissa useimpiin spektrityyppeihin, joita esiintyy eri radiomerkityissä analyyteissä, myöskin sellaisiin, joissa energian jakautuma kasautuu sammutuksen lisääntyessä. Kuten on tunnet-30 tua, aikaansaavat eräät radionukliidit monimutkaisen eli kompleksin pulssinkorkeuden spektrin, kuten aikaansaa jodi-125 ja tämä menetelmä on silti sovelias laskettaessa radionukliidin ääripistettä.

Tämän keksinnön mukaisesti yhdistetään sitten SIE arvot ja lasketut 35 ääripisteiden arvot mielenkiinnon kohteena oleville radionukliideille, jotta voidaan muodostaa taulukko. Tästä taulukosta lasketaan "parhaan li 9 85309 sovellutuksen" yhtälö, mikä perustuu tässä taulukossa oleviin tietoihin muodostaen täten tietyn yhden radionukliidin kalibrointikäyrän, kun kyseessä on yhden ainoan merkkiaineen radionukliidi. Kun kyseessä on useampaan kertaan merkitty radionukliidien liuos, tunnistetaan erilli-5 nen radionukliidien kalibroinnin yhtälö kutakin kyseessä olevaa radio-nukliidia kohden.

Seuraavaksi asetetaan näyte, käytettäessä hyväksi tämän keksinnön mukaista menettelytapaa, sisään nestetuikelaskennan systeemiin tai konee-10 seen. Määritellään sammutusta ilmaiseva parametri. Tuntemattoman näytteen aktiiviisuuden taso mitataan laskentasysteemin avulla ja merkitään muistiin SIE ja eri mittausarvot niin, että ääripiste kullekin radio-nukliidille voidaan sitten laskea.

15 Kuten alan normaalit asiantuntijat voivat ymmärtää, niin useampaan kertaan radionukliideilla merkityssä tapauksessa tietyssä näytteessä haetaan ensin korkeamman energian radionukliidin ääripiste. Normaali menettelytapa on hakea nollaenergiasta alkaen suurimman energian tilas-totapahtumiin saakka kyseessä olevassa energiaspektrissä. Lopuksi tätä 20 kalibrointikäyrästä saatua teoreettista ääripistettä verrataan laskettuun ääripisteeseen. Mikäli näytteelle laskettu ääripiste poikkeaa enemmän kuin 4 % tritiumin kyseessä ollen tai 5 % verran suuremman energian radionukliideille teoreettiseen ääripisteeseen verrattuna, katsotaan näyte epähomogeeniseksi eli heterogeeniseksi. Nyt on ymmär-- 25 rettävä, että suuren resoluution systeemeissä tämä ääriarvon poikkeaman määrä saattaa pienentyä hyvin vähän johtuen A-D muuntimella saadusta ____ lisääntyneestä energian erotustarkkuudesta. Toiselta puolen pienen resoluution systeemeissä saattaa ääripisteen poikkeaman arvo kriteerinä lisääntyä määrään 5 tai 6 %.

30

Nyt olisi huomattava, että täytyy havaita tilastollisesti tarkka määrä laskentatapahtumia tietyssä spektrikohdassa, jotta voitaisiin tarkoin laskea radionukliidin ääripiste ja puolestaan tarkoin määritellä olisiko tietty näyte homogeeninen tai epähomogeeninen. Esimerkiksi tarvitaan 35 tyypillisessä tapauksessa 1500 laskentailmiötä tritiumille tai hiili- 10 85309 14 isotoopille, tämän ollessa 150 laskentatapahtumaa minuutissa käytettäessä kymmenen minuutin laskentajaksoa.

Esimerkkikoe 1 5

Eräs tärkeä ominaisuus näytteen homogeenisuuden menetelmässä tämän keksinnön mukaan on, että radionukliidien yhtälö tietylle radionuklii-dille on lähes identtinen kaikille koestetuille näyteseoksille. Yksi ainoa kokeiden sarja käyttäen viittä erilaista yleisesti saatavilla 10 olevaa ja valmiina ostettavissa olevan emulsoijan tyyppistä tuikelas-kennan näyteseosta, toisin sanoen aineita INSTA-GEL®, MONOPHASE®40, PICO-FLUORm30, PICOFLUORm15 sekä OPTI-FLUOR* näyteseoksia, (joista kaikki ovat emulsoijan tyyppisiä tuikelaskennan näyteseoksia, joita valmistaa Packard Instrument) havainnollistaa näytteen homogeenisuuden 15 menetelmän yleisluonteista sovellutusmahdollisuutta. Käytettiin yhteen ainoaan kertaan merkittyä tritiumin ja hiili-14 isotoopin vesiperäisti liukoista radiomerkittyä analyyttiä simuloimaan tyypillistä laborato-riotilannetta. Näiden kokeiden radiomerkitty analyytti oli eräs aminohappo. Standardiin lasiseen tuikelaskennan kennoon tuotiin riittävä 20 määrä radioaktiivisuutta 10,0 ml määrään tiettyä emulsoijan näyteseosta, mikä sitten sekoitettiin yhä kasvavaan määrään ei-radioaktiivista vettä, jotta olisi tuotettu sammutuksen vaihtelevan tason näytteitä väliltä 1,5 % ja 48,9 % tilavuusprosentteina näitä vesiperusteisia komponentteja. Tämä määrä sammutuksen ainesta aikaansaa tyypillisessä 25 tapauksessa sammutusta ilmaisevan parametrin SIE arvot vaihdellen väliltä 710, mikä on vähiten sammutettu aina tasolle 400, mikä on eniten sammutettu. Tilastollisesti tarkka energian jakautuman spektri sisältäen kokonaismäärältään likimäärin 250.000 laskentailmiötä aikaansaatiin ajassa, mikä ei ollut pitempi kuin 5 minuuttia. Kukin näytteen spektri 30 kerättiin samankaltaisella tilastollisen tarkkuuden tasolla, mikä ei ylitä määrää 0,5 %, kun hajontasigma on 2 laskentailmiöiden kokonaismäärästä tai viiden minuutin laskenta-aikaa. Samankaltainen koe käyttäen olosuhteita, joita jo edellä on kuvattu, toteutettiin käyttäen myös yksinkertaista hydrofobista näyteseosta, mikä oli valmistettu sekoitta-35 maila 4,0 grammaa PPO (difenyylioksatsolia) 0,25 grammaan Me2P0P0P (1,4-bis-2-(4-metyyli-5-fenyylioksatsolyyli)-bentseeni) tuikeaineina litraa li il 85309 kohden tuikelaskennan laatuista tolueenia. Yhteen kertaan merkityt homogeeniset näytteet tritiumia käyttäen tritiumkäsiteltyä tolueenia sekä hiili-14 isotoopilla merkittyä tolueenia valmistettiin 10,0 ml määrään tolueeniperäistä tuikelaskenta-ainetta. Nämä liuokset sammutet-5 tiin kemiallisesti yhä lisääntyvillä määrillä tolueeniin liukoista ainetta, jotta saatiin ne sammutusta ilmaisevat arvot SIE, mitkä vaih-telivat alueella likimäärin 1000 (sammuttamaton) ja 270 (voimakkaasti sammutettu). Koska tolueeni tolueenissa aikaansaa tyypillisesti homogeenisen laskentaliuoksen, sammutusta ilmaisevien arvojen (SIE) korre-10 lointi laskettuun radionukliidin ääripisteeseen tiettyä radionukliidia varten määrittelee tämän radionukliidin laskentayhtälön.

Eräs erityinen tämän keksinnön ominaisuus on sen tosiasian tunnistaminen, että homogeeniset laskennan liuokset, mitkä sisältävät tiettyä 15 radionukliidia, aikaansaavat lähes lineaarisen riippuvaisuuden havaitun radionukliidin äärikohdan ja sammutusta ilmaisevan parametrin SIE välille. Tämä ominaisuus on havaittavissa kuviossa 1, mikä esittää riippuvaisuutta tritiumille ja hiili-14 isotoopille. Kohtuullinen sammutuksen määrä likimäärin 550 SIE valittiin edustamaan kuviossa 1 havainnol-20 listettuja tilanteita tämän ollessa sellaisen arvon, minkä tutkija tyypillisessä tapauksessa kohtaisi.

Käyttäen radionukliidien yhtälöitä, jotka on aikaansaatu homogeenisista tuikelaskennan liuoksista sisältäen tritiumia ja hiili-14 isotoop-25 pia, tolueenin tuikeaineessa laskettiin arvioitu radionukliidin ääri-piste tietyllä sammutusarvolla (550 SIE) ja se on taulukoituna taulukossa I. Täten läheistä riippuvaisuutta radionukliidin lasketun ääri-pisteen suhteen käytettiin vertailevana mitta-arvona ääripisteen määrittelyssä ja homogeenisuuden tunnistamisessa eri näyteseoksissa. Ra-30 dionukliidin ääripisteen yhtälö näitä tuikelaskennan näyteseoksia varten oli oleellisesti identtinen sen kanssa, mikä on lausuttu keskiarvon ja epätarkkuuden arvojen avulla taulukossa I. Arvot PICOFLUOR™15 ja OPTI-FLUOR™ näyteseoksille eivät nyt sisälly taulukkoon I, koska tulisi huomata, että nämä näyteseokset eivät aikaansaa homogeenisia stabii-35 leja laskennan systeemejä vastaavilla vesiperäisillä pitoisuuksilla, mitkä i2 85309 ovat tarpeen, jotta saataisiin SIE arvo likimäärin 550.

Taulukko I

5 Radionukliidin ääripisteen määrittely homogeenisille laskennan liuoksille

Sammutusta ilmaiseva parametri SIE oli 550.

10 3h laskettu 14c laskettu Nävteseos Ääripisteen kanava Ääripisteen kanava

Tolueeni tuikeaineena 16,969 125,03 INSTA-GEL® 16,206 122,71 MONOPHASE®40 16,384 124,32 15 PICOFLUOR~30 16,463 126,14

Keskiarvo 16,506 124,55 1 sigma % poikkeama ±1,98 % ±1,15 % 20 Esimerkkikoe 2

Kuten on tunnistettavissa, saattaa tietyillä monimutkaisilla tuikelas-kennan näyteseoksilla, kuten sellaisilla, jotka ovat emulsoijan tyyppisiä, olla useita epästabiilisuuden alueita, jotka vaikuttavat haitalli-25 sesti laskennan geometriaan.

Nämä epästabiilit alueet saattavat tyypillisessä tapauksessa vaihdella ajan, lämpötilan, sammutuksen aineiden, liuonneiden liuoteaineiden jne. mukana, jotka saattavat olla radiomerkityssä analyytissä vaikuttamassa. 30 Tämä keksinnön mukainen menetelmä on erityisen käyttökelpoinen tutkijalle, koska tunnistetaan heterogeenisten olosuhteitten olemassaolo, mikä muutoin saattaisi jäädä huomaamatta.

Tämän kokeen tulokset on esitetty alla taulukossa II sekä kuvioissa 2 35 ja 3. On huomattava, että eräässä tapauksessa määriteltiin tritiumilla merkitty näyte homogeeniseksi, kun taas vastaava hiili-14 näyte tunnis- li i3 85309 tettiin heterogeeniseksi, tämän johtuessa emulsoijan tyyppisen näyte -seoksen erityisestä stabiilisuudesta.

Emulsoijan tyyppisten näyteseosten monimutkainen luonne saattaa ai-5 kaansaada epästabiilisuuden alueita. Lasehtimisaika ja lämpötila ovat molemmat tärkeitä tekijöitä emulsoijan stabiilisuudelle. On tyypillistä, että voidaan havaita rajatapauksia homogeenisen näytteen muuttuessa heterogeeniseksi, kun lisätään aikaväliä mittausten välillä. INSTA-GEL" näyteseos takaa homogeenisen stabiilin laskennan systeemin vesipe-10 Täisille näytteille 8°C lämpötilassa alueella 1 % ja 12 % ja 22 % ja 50 % vettä tilavuuden mukaan laskien. Tietyissä tapauksissa, missä tritiumilla merkitty näyte määriteltiin homogeeniseksi (rajatapaus), tunnistettiin vastaava hiili-14 näyte heterogeeniseksi näytteeksi. Tämä ilmiö on tietyn emulsoijan näyteseoksen luontainen ominaisuus.

15

Taulukko II

Radionukliidin homogeenisuus INSTA-GEL® 20 aineella 1,5-48,9 % vesiperäisellä syöttö- kuormalla 8°C lämpötilassa

Radionukliidi: Tritium käsitelty aminohappo Ääripisteen Ääripisteen kanava las- kanava las-% 25 Η,Ο SIE kettuna kettuna Tila 1,5 693,6±0,42 % 21,27±0,24 % 20,97 Homogeeninen 4.0 653,6±0,23 % 19,50±0,20 % 19,66 Homogeeninen 8.0 622,8±0,40 % 18,50±0,13 % 18,65 Homogeeninen 30 12,2 596,4±0,19 % 17,86±0,21 % 17,78 Homogeeninen 14.9 613,6±0,19 % 17,86±0,21 % 18,35 Homogeeninen 16.0 621,2±0,29 % 17,79±0,13 % 18,60 Heterogeeninen 20,2 597,2±0,25 % 17,37±0,33 % 17,81 Homogeeninen 24,6 583,6±0,36 % 17,00±0,10 % 17,36 Homogeeninen 35 30,0 550,8±0,33 % 16,51±0,16 % 16,29 Homogeeninen 48.9 440,210,30 % 12,7210,30 % 12,65 Homogeeninen 14 85309

Radionukliidi: Hiili-14 aminohapossa Ääripisteen Ääripisteen kanava las- kanava las- 5 % H,0 SIE_ kettuna_ kettuna Tila_ 1,5 689,0±0,27 % 176,81±0,45 % 176,71 Homogeeninen 4.0 648,8+0,33 % 162,11±0,26 % 161,22 Homogeeninen 8.0 613,210,58 % 148,7710,48 % 147,50 Homogeeninen 12.2 588,210,33 % 138,9910,43 % 137,86 Homogeeninen 10 14,9 600,210,18 % 132,7110,22 % 142,49 Heterogeeninen 16.0 629,810,47 % 129,0410,28 % 153,90 Heterogeeninen 20.2 589,210,30 % 134,6710,16 % 138,25 Homogeeninen 24,6 570,610,27 % 128,0110,45 % 131,08 Homogeeninen 30.0 535,010,40 % 115,4310,65 % 117,36 Homogeeninen 15 48,9 431,60,39 % 79,12810,25 % 77,51 Homogeeninen

Erityisen mielenkiintoisia kuvioissa 2 ja 3 ovat pisteet 8, mitkä havainnollistavat epähomogeenisia tiloja, mitkä liittyvät kahden faasin tilanteeseen tietyillä emulsoijan näyteseoksilla. Muita epähomogeenisia 20 tiloja, mitkä liittyvät radiomerkittyihin analyytteihin haihdutettuna lasiselle suodinlevylle ja laskettuna käyttäen tolueenia tuikelaskennan liuoksessa, on esitetty pisteillä 9.

Esimerkkikoe 3 25 Tämän kokeen perustarkoitus oli havainnollistaa ääripisteen määrittelyn ja heterogeenisuuden tunnistamisen tarkkuutta pienillä (150 laske-mistapahtumaa minuutissa) ja keskinkertaisilla (25.000 laskutapahtumaa minuutissa) aktiivisuustasolla. Hiili-14 isotooppia aminohapossa vaih-30 dellen aktiivisuudeltaan määrästä 150 laskutapahtumaa minuutissa tasolle 25.000 laskutapahtumaa minuutissa oli laskennan kohteena käyttäen INSTA-GEL® tuikeaineksen liuoksessa, mikä sisälsi neljää eri vesipe-räistä pitoisuutta. Nämä neljä tasoa vesiperäisille prosenttimäärille olivat 1,5 %, 12,2 %, 16,0 % ja 48,9 %.

35 I: 15 85309

Laskennan olosuhteet, joita käytettiin näiden näytteiden mittaamiseen olivat samankaltaisia kuin mitä ne olivat edellä jo aikaisemmin kuvatuille menetelmille sillä poikkeuksella, että laskennan aika lisättiin tasolle 10,0 minuuttia näytettä kohden. Hiili-14 valittiin tätä koetta 5 varten, koska tämä on ankarampi koe ääripisteen määrittelylle kuin mitä on tritium. Kun radionukliidin energia kasvaa korkeammilla kanavilla, laskevat keskimääräiset laskentamäärät kanavaa kohden todellisuudessa spektrin hajoamisen seurauksena. Samanlainen ilmiö esiintyy spektrisam-mutuksen johdosta, missä sammuttamattoman pulssin korkeuden jakautuman 10 spektri on laskentatapahtumien lukumäärältään alhaisempi kanavaa kohden kuin mitä se on voimakkaammin sammutetulla spektrillä. On huomattava, että sitä mukaa kun energian spektri siirtyy alhaisempiin energioihin päin, lisääntyy laskentamäärä kanavaa kohden. Tilastollinen lukumäärä laskentatapahtumia kanavaa kohden kasautuu silti taustankin yli aikaan-15 saaden tarkan ja toistettavissa olevan radionukliidin ääripisteen määrittelyn. Ääripisteen määrittelyn tarkkuus ja toistettavuus riippuu sallittavissa olevasta spektrin kasautumisajasta sekä radionukliidin aktiivisuudesta. Minimimäärä laskentatapahtumia minuuttia kohden hiili-14 isotoopille kasautuneena 10,0 minuutin ajassa oli 150 laskentatapah-20 tumaa minuutissa. Kun näytteenä oli hiili-14 isotoopilla merkitty aminohappo INSTA-GEL® aineessa käyttäen 1,5 % vesiperäistä kuormaa, oli minimimääräinen laskentatapahtumien lukumäärä kanavaa kohden tarkkaa ja toistettavissa olevaa spektrin ääripisteen määrittelyä varten likimää-rin 8,4 laskentatapahtumaa kanavaa kohden. Suhteellinen lisäys kerään-25 tyneiden laskentatapahtumien lukumäärässä kanavaa kohden tarvitaan suuremman energian radionukliideille kuin mitä on tarpeen hiili-14 isotoopille, jotta tällöin saataisiin aikaan yhdensuuntaisuus spektrin vaimentumisen ilmiössä. Radionukliidin ääripisteen määrittely oli näytteissä, jotka sisälsivät radioaktiivisuutta tasolta likimäärin 150 30 tapausta minuutissa tasolle 25.000 tapausta minuutissa tilastollisesti toistettavissa yhden sigma prosenttiosuuden hajonnalla keskiarvoon nähden koko koestetulla sammutusalueella, joka oli 719-442 SIE. Käytettiin radionukliidin yhtälöä hiili-14 isotoopille INSTA-GEL® näytteessä, jotta olisi saatu arvio teoreettisesta radionukliidin ääripisteestä ja 35 oikein tunnistettu kaikki INSTA-GEL® näytteistä 16,0 % määrässä vettä kullakin koestetulla aktiivisuuden tasolla heterogeenisiksi seoksiksi.

i6 8 5309 G S § 4) G G c G 4) -H G .h

*H G G β) S

G -H O) G n] nj 4) G <U -H m C 4) tP G & G tP fl) O 4) o

5 O CP U 41 H

β O 4) CP m

-H O β +> O S

En * O ® β Q)

K ffi o K

G

4) 4) 00

-P ω CO

2-2 - t" h in ^ ^ 'd 5 5 r- - - n ^ » »ro '«o H *H (o h _i in ro 4) G G O H ΗΗΜΜ 4-> -(0 (0 4) H H ® ^ 4J :C X +>

•H

»H

:(Ö :2 £ - <*> <*><*><#> ΐ

Se £ s 2 " e ® ^ * H_ °1 “

m 3 m t! nj I-· h n S

H 5 α 5 ω +l +1 +ι +l s h w -h nj x S ^ •H G G Ui „ ^ CP -

Oft'2<o<o s 5 S <1 S

3 M * * H HcHCoS

3 ’(0 « 10 . 2 n r- 2 _ L 2 co n vo _, S 2 5 i m ™ m n <N o H , -G R 2 H H VO (N ^ ' S ti s -H (N I H I £5

'*1 2 ·2 jj Ή O I O V

3 »2.S! 4 t ^ •H (Q (0 (0 o \ o^vo K Svxx CO Shh" O 1Λ <N O CP .5 <m ID "* * * 13 K ~ (N vo oo n H rH rH ^ — #> Ui <*> <#> <#> <H> —> «4· cm in in Tj co jh H H H H M G g - k 4J Λ) O O O O 0 W g +1 +1 +1 +I+. M e W CP P rl (N S 0.¾ h h o n n h 0) ta W Γ- VO VO Tf CO ω 4)

4> .V

£ * >1 3 co n ° O e in S o «<

G CM g O O O g <0 -H

g O £ O O O g -H g \ o01 in in in l! o 3 iH (N N N IN I W 3

* 5 ' ' ' O d rH

o m o o o m 2 O

U in^ in in in H S ph rH « « * * « « «

II

i7 8 5 309

Esimerkkikoe 4

Alan asiantuntijat voivat huomata, että tämän keksinnön menetelmää voidaan myös käyttää liuoksissa, mitkä sisältävät muitakin radionukliide-5 ja, kuten suuremman energian beeta-säteilijöitä tai myös tyypillistä gamma-säteilijää, mitä normaalisti mitataan käyttäen nestetuikelasken-nan menetelmää. Tässä koetapauksessa valittiin fosfori-32 ja jodi-125 radionukliidi tarkistamaan ja varmistamaan ääripisteen määrittely ja radionukliidin heterogeenisuuden tunnistaminen. Tämän kokeen tulokset 10 on esitetty alla olevassa taulukossa IV. Kuten aikaisemminkin määriteltiin radionukliidin yhtälö sekä fosfori-32:lie että jodi-125:lie. Tiedetään, että jodi-125 on reaktiivinen anioni, mikä pystyy helposti aikaansaamaan ioninvaihdon ja voi jodimuuntaa liuottimen ja fluorilois-teaineet, aikaansaaden välittömän dissoluution radionukliidille, mikä 15 saattaa johtaa todellisen liuoksen laskentatilanteeseen. Tämä ilmiö on havaittavissa taulukosta IV, missä INSTA-GEL® sisältäen 16,0 % vesimäärän normaalisti aikaansaa heterogeenisen näytteen, mutta tunnistettiin nyt homogeeniseksi.

20 18 6 5 309

Taulukko IV

Radionukliidin homogeenisuus INSTA-GEL®:ssä sisältäen 1,5-48,9 % vesimäärän 8°C lämpötilassa 5 Radionukliidi: Fosfori-32 Ääripisteen Ääripisteen kanava las- kanava teo- % H^O SIE kettuna teoriassa Tilanne 10 1,5 705 1984,7 1980,2 Homogeeninen 4.0 658 1786,1 1812,2 Homogeeninen 8.0 623 1695,6 1686,9 Homogeeninen 12.2 589 1590,5 1565,4 Homogeeninen 14.9 611 1644,0 1644,1 Homogeeninen 15 16,0 619 1605,4 1672,7 Heterogeeninen 20.2 598 1503,0 1597,6 Heterogeeninen 24.6 556 1441,5 1447,4 Homogeeninen 30.0 535 1371,6 1372,3 Homogeeninen 48.9 453 1073,5 1079,1 Homogeeninen 20

Radionukliidi: Jodi-125 Ääripisteen Ääripisteen kanava las- kanava teo- % HjO SIE kettuna teoriassa Tilanne 25 _ _ _ _ _ 1,5 707 73,43 73,81 Homogeeninen 4.0 657 66,90 66,88 Homogeeninen 8.0 621 61,96 61,90 Homogeeninen 12.2 591 59,07 57,74 Homogeeninen 30 14,9 613 61,07 60,79 Homogeeninen 16.0 619 63,43 61,62 Homogeeninen 20.2 584 55,53 56,77 Homogeeninen 24.6 563 53,87 53,86 Homogeeninen 30.0 535 50,72 49,98 Homogeeninen 35 48,9 455 38,35 38,89 Homogeeninen 19 85309

Esimerkkikoe 5

Eräässä toisessa kokeessa, joka oli samankaltainen kuin mitä suoritettiin käyttäen hiili-14 isotooppia määriteltiin minimimääräinen näytteen 5 laskentanopeus, mikä on tarpeen takaamaan tarkka ja toistettavissa oleva radionukliidin ääripisteen määrittely 10,0 minuutin laskenta-ajassa aineille fosfori-32 ja jodi-125, kuten nähdään taulukoista V ja VI. Radionukliidin ääripisteen määrittelyn luonteen johdosta voitiin fosfori-32:n sisäänpäin siirtyminen eliminoida. Likimain 2400 laskenta-10 tapahtumaa minuutissa jodi-125:lie tai fosfori-32:lie oli tarpeen näytteessä, jotta olisi voitu aikaansaada oikea ääripisteen määrittely vettä sisältävälle, sammutetulle emulsoijan näyteseokselle. Tämä koe havainnollistaa, että tämän keksinnön mukainen menetelmä soveltuu varsin hyvin käytettäväksi analyyteillä, joilla on kohtuullinen sammutuk-15 sen määrä.

2o 8 5 309 c c c a) a) a) c c c -Η Ή ·Η

G G G

a) a) a) a) g o) a) <u

c tr CP

(0 0 0 0

Ή E E E

•H 0 0 0

H X K X

G

a) Q) <5 ij in ω « .1] (O (O H CO <3· Q. > T1 r J .:7 «3 P CO CO t" •<j C G O O H rt >i oo Jrt (O <l) rt rt >3·

H > >; H (H H

a) p p

p -P

•HO) c i .¾ > S s •ro q) ro

:<Ö <*> mH

S In ro o .h ro G vo ro· in co <#> C ro rv £> G - «· - «-C0 <D .17 ro P iti n H voo > a) G c P m σ> rt <p PO) ro <1) en n rt r> ro o in ro ^ m h h h h +i X -Hp ^ x a-h

G Ή -(O

H M in g :ro *h ro ro <ro in .ro h a e

CM e jj G OHO

n J r- P in co h

I W S X -H

•H o S ro P O (N H

P I Tn ΛΛ cm H H

o λ! (r< ro o h h

PH J P M

in co ^

O X lp H

w in co vo H rt· rt· in co in in in [j <#> <#> <#>

Tn ro cp m in G in m cm cm to tn ' o q/h o o o >

«p +i +i +i P

0 g Γ' co m ro

G 00 00 rt· -H

Q.C co rt· cm ,¾ CM -H CM O n in co E n h a)

H iP

ro

X

•H

ro ro P o in cm G O CM rt· (D .. .. ..

X G o in h

in -H H

ro E

85309 2 1

G G G

0)0)0)

G G G

•H ·Η -H

G G G

0) 0) 0) d) G 0) 0) 0) G CP O' O'

rt O O O

H g S 0

•H O O O

H KK®

G

O) λ

S S

“ « " > -H H -¾1 [" n .!? rt P <n σ\ σ\

o u CO

CO .2 «3 0) H O as . 3 M P in in τί·

>1(0 -H P 0) P

PO) c I

±! > § JS

Pc*f> _p rH

:(0 rn (0 :fl O “i rt G <W>

SCO 2 > G H H CM H CO

."7 rt P co m r- vot» h GG C G P - > 0)0) rt 0) h σ\ o o cm 0) rt 3 X. X m -et in in +i o p p W i—i M -h :rt G ft ω rH *H -H rt G P M I rt rt :rt « g o o o tn ;rt® G ο ο o P) ΪΡ -

in w m G! -H ^ CM TT

(MO SrtP Γ" Tt (M

H I „ OcG Tj. H CM

I < rt G o CO n •h ^ 3px

Ό W M

O K •n M

M <n cm in H tj· -e}· co en in m in rt t! #> ex> <#> G rt <f in in

G W vo CM (M

5 w - o rt'H OOO >

jj P +1 +1 +1 P

G H O rH rt ~ G vo σι -h

in G ** cm oo M

CM -H CM vo CO W

H g CM CO Q) H « rt

•H

rt i rt P o o vo

G o H H

0) ^ ^ «

X G O VO H

M ·Η H

ai 22 8 5 3 0 9

Radionukliidin ääripisteen määrittely sekä fosfori-32 että jodi-125 näytteillä oli oleellisesti riippumaton näytteen aktiivisuuden vaihteluista, kuten on esitettynä sekä taulukoissa V että VI että kuvioissa 4 ja 5. Tulisi huomata, että tilanteessa, missä radiomerkitty analyytti 5 aikaansaa kompleksin pulssinkorkeuden energian jakautuman, kuten tapahtuu jodi-125 isotoopilla tai kun pulssinkorkeuden energian jakautuma peittää laajan energia-alueen, kuten on asianlaita sammuttamattomalla fosfori-32 isotoopilla, on tärkeätä, että käytetään tilastollisesti tarkkaa pulssinkorkeuden spektriä, jotta ääripiste tunnistettaisiin 10 tarkoin. Esimerkiksi laskettiin eräässä kokeessa sekä fosfori-32 että jodi-125 näytteitä, joiden aktiivisuus vaihteli määrästä 120 tapahtumaa minuutissa 220 tapahtumaan minuutissa jakautuneena jopa 2400 kanavalle (32p) ja 120 kanavalle (125I) 10 minuutin aikana. Tämä osoittautui olevan riittämätön laskenta-aika ja muodosti tilastollisesti virheellisesti 15 kasautuneen pulssinkorkeuden spektrin. Mitattu ääripiste sekä jodi-125 että fosfori-32 näytteelle sisältäen pieniä aktiivisuuden määriä liki-määrin 100 tapausta minuutissa, oli mitattavissa tarkoin, mikä täten salli radionukliidin homogeenisuuden tarkan tunnistaminen (taulukko VII) .

20

Taulukko VII

Radionukliidin ääripisteen määrittely 25 Pienen tason aktiivisuus tasolla 0,5 % 2 sigma Ääripisteen Ääripisteen Ääripisteen kanava las- kanava kanava kettuna 10 min laskettuna teoriassa Tilanne 30 Radlonukliidi SIE _ 999 min__ >»I 110 1/min 564 89,29 55,49 53,99 Homogeeninen !2p 83 1 min 574 1626,50 1475,1 1511,8 Homogeeninen 35 Käyttäen radioaktiivisten laskentatapahtumien tilastollista kasautumaa näytteissä, mitkä sisältävät pienen aktiivisuuden, kuten sisältää jodi-

II

23 8 5 3 0 9 125 ja fosfori-32 (taulukko VII), saatiin tarkkoja tuloksia, mitkä olivat sallitun poikkeaman puitteissa, jotta voitiin tehdä päätös näytteen homogeenisuudesta. Hiili-14, jodi-125 ja fosfori-32 isotoopeilla radiomerkittyjä analyyttejä haihdutettiin eräässä kokeessa suodinle-5 vyillä, jotta olisi tehokkaasti voitu havainnollistaa heterogeenisuutta ja adsorptiovaikutuksia nestetuikelaskennassa (taulukko VIII). Tulisi huomata, että useiden päivien jälkeen jodi-125:ttä suodinlevyillä sisältävien näytteiden havaittiin siirtyvän homogeenista tilannetta kohden sitä mukaa, kun fluoriloisteaineet ja liuotin muuttuivat jodikäsi-10 tellyiksi aikaansaaden radionukliidien läheisen dissoluution sekä homogeeniset näytteet.

Taulukko VIII 15

Radionukliidin heterogeenisuus Adsorboitu aktiivisuus Lasikuitua olevat suodinkiekot 20 Ääripisteen Ääripisteen

Radio- kanava kanava nuk- laskettuna teoriassa Tilanne liidi SIE _ _ _ ,4C 812,8±0,21 % 189,94±2,33 % 225,66 Heterogeeninen 25 }2p 841,7±0,13 % 2121,9±1,25 % 2469,1 Heterogeeninen ,2SI 843,0±0,59 % 81,96±0,79 % 91,98 Heterogeeninen

Kuten on jo aikaisemmin mainittu, on tämä tämän keksinnön menetelmä 30 sovellettavissa useammalla merkkiaineella merkittyihin analyyseihin.

Suoritettiin koe, jotta olisi määritelty ääripisteen määrittelyn soveltuvuus kaksinkertaisesti merkittyihin näytteisiin sitä mukaa, kun sekä suuren energian että pienen energian radionukliidien pitoisuuden suhdetta vaihdellaan tasolta 1074 tapausta minuutissa tasolle 20637 ta-35 pausta minuutissa tritiumin kyseessä ollen ja tasolta 728 tapausta minuutissa tasolle 13217 tapausta minuutissa hiili-14 isotoopin kysees- 24 8 5 309 sä ollen ja käyttäen kuusi kertaa kuusi matriisia (taulukko IX). Käytettiin hiili-14 radionukliidille aikaansaatua yhtälöä muodostamaan arvio teoreettisesta korkeamman energian ääripisteestä, mitä käytettiin ennustamaan pienemmän energian radiomerkityn analyytin dissoluutio, 5 mikä aine tässä tapauksessa oli tritiumkäsitelty aminohappo ja määriteltiin sitten näytteen homogeenisuus.

Il 25 85309

G C G G G

G Q) Q) <1> a> 0) a) c c c c c

c ·Η -Η -Η -Η -H

•H c c c c c a» c Q) a) a> a) <u c a) a) <u <u a) a) c a) tr cp tr &> O' s- S O' o o o o o h rH o e g e e ε φ r> .He 00000

4J o EhO KKKKK

+j oo 33 ΐ .5 c λ> <w> <*><*><*> e :(0 Q) <#>

:(0 <U(0 OOOOO

c 6 4-1 0) o - - ' m -η (Λ rn - tn in in m in A) (Λ ·Η (0 nJ in +1 +1 +1+1 +1 .μ a> o a > -π +i Γ' m h-^cvj ω > a -h (0 ^ m - - ^ - •H a )-1 C O - (M h r> η cn n. <w> ίο -ίο (0 m h m m mmm

.H XS :f< >3 -p m H H HHH

p CO O H

:(0 , C

:(0 4-> *H

X ¢) g <#> <*> <*><*><#> H C W (0 C <#> >- X Oio n n· σι in r> o JjO>i 0) c m os co σι h co X -H O 4-1 -P p ό - - -

X X (Λ +) (/) Jj - O H (NOH

p TJ <1) -H -H (0 +J CN +1 +1 +1+1 +1

I—I 0)-1-),¾ a > 0) +1 IN 00 H CN VO

p β >ι Μ Ή (0 ,¾ (N ' - ' (0 :(0 0) fcCw - Γ' m vo m n* E-ι C P & :(0 (0(0 σ' n· n n n· n·

(0 Ο :ι<^ί(Η N* H H HHH

(0 4-» Ή H

.μ 0) Ό μ (/) (0

J Ή K

a <#> <#><#><#><#><#> a

C>1 N* HOVOOlH

0) >1 cn <+ σι n· n ro

ij H O O O O O

r (0 +1+1 +1 +1 +1 +1

(0 -f—i m H Γ- Ν' CO O VO

v -H (_| H ηηΠΝ'Η

o y) VO VOVOVOVOVO

u M

-f I—( 2 k g

M W

r-

H

r- (N

Hr»

00 H

CN - c · m r- n- r- n- r-

-H r» r» H H HHH

e σι 00 CN CN (N CN CN

v r> r- r> r> r»r»r»

(j H «-H H HHH

- mi i lii (J CO N· 00 CO CO 00 00

CN N* CN CN CN CN CN

" r- m r- r- r- r- o

C

•H

Ν' Γ- _J n* η r- r- o r» r- VO H Ν' n· m

— O H (N Ν' CN O

H CN Ν' CO H CN

26 85309 Tämän keksinnön menetelmä on sovellettavissa kolminkertaisesti ra-diomerkittyyn analyysiin. Homogeenisuus määriteltiin radioaktiivisissa näytteissä, mitkä sisälsivät tritiumin, hiili-14 ja kloori-36 aineiden yhdistelmiä.

5

Kuten on jo aikaisemmin mainittu, käyttävät tutkijat nestetuikelasken-nan alalla laajalti elektronisia instrumentteja erilaisten radionuklii-dien laskemiseksi. Sitä mukaa kun mikroprosessorin käyttö tällaisten instrumenttien säätösysteemissä on tullut yhä yleisemmäksi, on ohjelmaa 10 muuttamalla voitu lisätä yhä uusia ominaisuuksia. Mikroprosessori ei pelkästään säädä tuikelaskennan systeemin sisäistä toimintaa, vaan sallii sen tiedonkäsittelykapasiteetti tietojen käsittelyn monimutkaisilla ohjelmoinnin menetelmillä, mitkä pienentävät dramaattisesti tutkijan tarvitsemaa aikaa ja vaivaa. Eräs sinänsä tunnettu systeemi on 15 Packard TRI-CARB 4000 sarjan nestetuikelaskennan systeemi, mikä on monikanavainen analysaattori, mikä sallii tietyn spektrin kaikkien tapahtumien analysoimisen samanaikaisesti. Viitaten nyt kuvioon 6 sisältää tällainen tuikelaskennan systeemi tyypillisessä tapauksessa tietyn ensimmäisen valomonistinputken 10 ja toisen valomonistinputken 20 12, mitkä on sijoitettu keskenään näkökenttä päällekkäin. Tutkittavana oleva aines sijoitetaan näytesäiliöön 14, joka laskennan aikana sijoitetaan keskellä sijaitsevaan paikkaansa molempien valomonistinputkien 10 ja 12 väliin. Yhteenlaskeva vahvistin 16, mikä on yhdistetty kummankin valomonistinputkista 10 ja 12 ulostuloon sekä yhdistää keskenään 25 vastaavat ulostulon signaalit että myös lisää amplituuditasoa verrannollisena valomonistinputkien havaitsemaan tasoon. Analogisesta digitaaliseksi muunnin 18 on yhdistetty summavahvistimen 16 ulostuloon, jossa se kvantisoi merkkitason aikaansaaden digitaalisen numeron, mikä tunnistaa kunkin vastaanotetun pulssin erityisen suuruuden. Koinsidens-30 si-ilmaisin 20 on järjestetty mukaan erottelemaan radionukliidin hajoamisesta peräisin oleva tapaus eroon haitallisesta taustaenergiasta. Toiminnan aikana koinsidenssi-ilmaisin vastaanottaa pulsseja molemmista valomonistinputkista 10 ja 12 ja mittaa aikaeron vastaanotettujen pulssien välillä. Mikäli toinenkin pulssi vastaanotetaan tietyn ennakolta 35 määritellyn aikavälin sisällä eli aikaeron "ikkunan" sisällä ensimmäiseen nähden päätellään tällaisen tapauksen aiheutuvan radioaktiivisesta li 27 85309 hajontailmiöstä ja tämä mahdollistaa signaalin viemisen analogisesta digitaaliseksi muuntimelle 18, jotta samanaikaisesti porttiohjattaisiin yhdistetty pulssi läpi mikroprosessorille 22. Luonnollisestikin, mikäli pulssia ei vastaanoteta koinsidenssi-ilmaisimen 20 kumpaankin sisääntu-5 loon tämän ikkunan puitteissa, ei analogisesta digitaaliseksi muunninta saateta päälle niin, että mitään tuikeilmiötä ei lasketakaan. Laskettua ydinilmiötä edustava digitaalinen luku vastaanotetaan mikroprosessoriin 22 ja se varastoidaan muistiin 24 myöhempää käyttöä varten.

10 Alan asiantuntija tunnistaa, että edellä oleva selitys on luonteeltaan ylimalkainen ja pystyy esittämään joukkoa erilaisia tuikelaskennan systeemejä. Tämän keksinnön mukaisen näytteen homogeenisuuden menetelmän eräs erityisen edullinen ominaisuus on, että se soveltuu hyvin toteutettavaksi tällaisissa tuikelaskennan systeemeissä. Täten voidaan 15 helposti kirjoittaa ja sisällyttää aliohjelma mikroprosessorin 22 ohjelmistoon, jotta täten toteutettaisiin näytteen homogeenisuuden menetelmän eri vaiheet.

Viitaten nyt kuvioon 7 tullaan siinä kuvaamaan tietyn alirutiinin kä-20 sittelyvaiheet, joita noudatetaan tuikelaskennan systeemissä toteutettaessa tämän keksinnön mukaista näytteen homogeenisuuden menetelmää. Kuten on jo aikaisemmin mainittu, niin milloin tutkija käyttää ulkopuolisen standardin vertauskohtaa, syötetään tuikelaskennan systeemin noudattaman jaksottelun ensimmäisessä osassa tutkijan valmistamat näyt-25 teiden sarjat sisään koneeseen. Esimerkkitapauksessa on sarjan ensimmäinen näyte sammuttamaton näyte ja tämän johdosta ei tähän näytteeseen lisätä mitään sammuttavaa ainesta. Toisessa näytteessä on pieni määrä sammuttavaa ainesta lisättynä, kun taas kolmannessa näytteessä on suurempi määrä sammuttavaa ainetta - jne. Lopputuloksena on esim. kymmenen 30 näytteen sarja, joista kussakin on sama määrä radioaktiivista nuklii-dia, mutta erilainen määrä sammuttavaa ainesta, mikä johtaa erilaiseen aktiivisuuden tason lukemaan.

Vaiheen 2 aikana suoritetaan sarja askelvaiheita, jonka aikana kukin 35 näytesäiliö 14 tuodaan laskenta-asemaan valomonistinputkien 10 ja 12 välissä niin, että näytteen aktiivisuuden taso voidaan mitata ja merki- 28 85309 tä muistiin ennakolta määritellyn ajan, esim. yhden minuutin kuluessa. Kuten on tunnettua, on tietyllä beeta-säteilevällä radionukliidillä määrätty jatkuva ominaisspektri, mikä alkaa nollaenergian tasolta jatkuen aina maksimienergian tasolle saakka suurimman määrän hajoamisia 5 tapahtuessa näiden välillä olevilla energiatasoilla. Ensimmäisenä mitattava näyte olisi tyypillisessä tapauksessa sammuttamaton näyte ja tätä näytettä vastaava SIE laskettaisiin tasoksi 1000. Sarjan ensimmäinen näyte otetaan sitten pois ja toinen näyte asetetaan laskenta-asemaan ja sen aktiivisuustaso mitataan ja merkitään muistiin vastaavalla 10 tavalla. Koska tämä toinen näyte on jonkin verran sammutettu havaitaan, että kokonaislaskentamäärä on pienentynyt ja että SIE luku on esimerkiksi 890 (vertaa kuviota 1). Edellä esitetty menettely toistetaan sitten kullekin jäljellä olevista standardinäytteistä ja aktiivisuuden tason tiedot mitataan ja varastoidaan mikroprosessorin 22 muis-15 tiin 24.

Seuraavaksi lasketaan vaiheeksi 3 merkityn aliohjelman aikana kunkin standardin äärikohta käyttäen asiaan kuuluvaa matemaattista menettelyä tuloksen riippuessa kyseessä olevasta radionukliidista. Muodostetaan 20 taulukko (vaihe 4) näistä SIE ääripisteen tiedoista niin, että voidaan määritellä (vaihe 5) "parhaan sovituksen" yhtälö ja merkitä tämä muistiin (vaihe 6).

Lopuksi tuodaan tuntematon näyte tai näytteet laskenta-asemaan, kuten 25 on osoitettuna vaiheessa 7. Kunkin tuntemattoman näytteen aktiivisuuden taso ja SIE arvo mitataan (vaihe 8). Lasketaan ääripiste kullekin tunnistettavissa olevalle radionukliidille kussakin tuntemattomista näytteistä (vaihe 9) ja tämä varastoidaan muistiin 24. Kalibrointikäyrästä saatua teoreettista ääripistettä (vaihe 10) verrataan sitten laskettuun 30 ääripisteeseen (vaihe 11). Mikäli tuntemattoman näytteen laskettu ääri-piste poikkeaa enemmän kuin 4 % tritiumille tai 5 % korkeamman energian radionukliideille teoreettisesta ääripisteestä (vaihe 12), katsotaan tuntemattoman näytteen olevan epähomogeenisen eli heterogeenisen. Vastaavasti mikäli teoreettinen ääriarvo on 5 % sisällä lasketusta ääri-35 pisteestä tuntemattomalle näytteelle, sen katsotaan olevan homogeenisen ja liuoksen laskemisen geometria on oikein.

Il 29 8 5 309

Vaikkakin tätä keksintö nyt on esitetty ja kuvattu sen edullisena pidetyn suoritusmuodon avulla, ymmärtää tämän alan asiantuntija, että siihen voidaan suorittaa erilaisia muutoksia muodon ja yksityiskohtien 5 suhteen silti poikkeamatta patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnön puitteista ja piiristä.

Claims (5)

30 8 5 309

1. Nestetuikelaskennan systeemi käytettäväksi koenäytteellä, joka sisältävät yhtä tai useampaa radioaktiivista isotooppia sekä nestemäistä tui- 5 keainetta, isotoopin hajoamisen tapahtuessa tunnettuun tapaan spektrin yli jakautuneena, tunnettu siitä, että laitteessa on: - muutinlaitteet kunkin tästä näytteestä lähteneen pulssin muuntamiseksi pulssiin verrannolliseksi sähkösignaaliksi, 10 - koinsidenssilaitteet kytkettynä mainittuihin muutinlaitteisiin, niiden pulssien poistamiseksi, jotka eivät esiinny tietyn ennakolta määritellyn aikaeron "ikkunan" puitteissa, täten päästäen läpi vain ne pulssit, jotka aiheutuvat ydinilmiöistä, 15 - kvantisointilaitteet mainittuihin koinsidenssilaitteisiin kytkettyinä mainitun koinsidenssilaitteen läpi päästämän pulssin parametrin tunnistamiseksi , 20. käsittelylaitteet, joihin kuuluvat muistiosat kytkettynä mainittuihin kvantisointilaitteisiin vastaanottaen ja varastoiden kuhunkin ydinilmiöön liittyvän parametrin tiedot, radionukliidin ääripisteen laskemiseksi, kalibrointikäyrän laskemiseksi, joka liittyy kuhunkin näistä radioaktiivisista isotoopeista ja jotka vertaavat koenäytteen laskettua ääripistettä 25 teoreettiseen ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi poikkeaako mainittu koenäyte enempää kuin ennalta määrätyn määrän, minkä kautta heterogeeniset tilat tunnistetaan.

2. Menetelmä nestetuikelaskennan näytteen radiokemiallisen homogeenisuu-30 den määrittelemiseksi, tunnettu seuraavista menetelmävaiheista: (a) lasketaan tietyn radionukliidin kalibrointiyhtälö kullekin mielenkiinnon kohteena olevalle radionukliidille sammutusta ilmaisevasta parametrista ja lasketaan radionukliidin ääripiste kullekin mielenkiinnon kohteena ·.· · 35 olevalle radionukliidille, (b) verrataan radionukliidin kalibrointiyhtälöön liittyvää ääripistettä tämän näytteen laskettuun ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi, onko l! 3i 8 5 309 poikkeama suurempi kuin likimäärin 4 % tritiumin kyseessä ollen ja 5 % suuremman energian radionukliidien kyseessä ollen, mikä täten osoittaa, että koenäyte on epähomogeeninen eli heterogeeninen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheeseen (a) sisältyy ulkopuolisten standardien spektri-indeksien (spectral Index of External standards) (SIE) arvojen mittaamisen vaihe sopivaa sammutusstandardien sarjaa varten kullekin mielenkiinnon alaiselle radionukliidille sekä teoreettisen ääripisteen laskeminen kullekin 10 radioaktiiviselle isotoopille, joka liittyy standardinäytteiden sarjaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheista ennen vaihetta (b), joissa määritellään kyseisen koenäytteen aktiivisuuden taso, jotta saataisiin SIE parametri ja että lasketaan kunkin mielenkiin- 15 non alaisen radionukliidin ääripisteet.

5. Menetelmä nestetuikelaskennan koenäytteen radiokemiallisen homogeenisuuden määrittelemiseksi, tunnettu menetelmävaiheista: 20. mitataan sammutusta ilmaiseva parametri sarjasta sopivia sammutusstan- dardeja kullekin mielenkiinnon kohteena olevalle radionukliidille, - lasketaan teoreettinen ääripiste kullekin radioaktiiviselle isotoopille tässä sopivien sammutusstandardien sarjassa, 25 - lasketaan radionukliidin kalibrointikäyrä kullekin mielenkiinnon alaiselle radionukliidille SIE tiedoista ja mitatuista ääripisteistä, - mitataan tuntemattoman, radionukliideja sisältävän koenäytteen aktii-30 visuuden taso, jotta saataisiin SIE kalibrointikäyrä ja lasketaan tämän koenäytteen radioaktiivisten isotooppien ääripiste sekä - verrataan kalibrointikäyrästä saatua teoreettista ääripistettä laskettuun ääripisteeseen, sen määrittelemiseksi onko poikkeama suurempi kuin 35 ennalta määrätty määrä, mikä täten ilmaisee koenäytteen olevan heterogeeninen. 32 8 5 309