JPH02502217A - 流体中の放射性同位元素の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体中の放射性同位元素の検出に関する。本発明は、例えば、システ ムの成る固定箇所で、放射性物質によりラベル付された一塊の流体の到着時間の 測定に適用できる。

このような測定への要求は、ガス／液体クロマトグラフィの分野において存在し 、第１図は、公知のクロマトグラフィ円筒において採用されている従来の放射性 同位元素検出技術を図式的に示す。このような円筒は、長くて細い導管（２）を 降下する時間をもとにして液体の運搬流れ内に含まれた放射性物質によりラベル 付された分子（例えば蛋白質など）の分析に広く使用されている。導管（２）を 降下後、異種の分子が、各々異なる時間に検出ゾーン（４）へ到着し、シンチレ ーション計数技術によりモニタされる。

公知の円筒では、検出ゾーン（４）は、圧縮パウダー状の結晶質の燐光物質（通 常、Ｐ４７　　Ｃｅ３＋のドープ処理されたイツトリウムケイ酸塩）又はパウダ ー状のシンチレーションを行なうガラス（すなわち、シンチレーション物質でド ープ処理されたガラス）を備えている。検出ゾーン（４）からの光出力は、光電 子倍増管（６）又はその類似装置により導管（２）のガラス壁を通してモニタさ れる。

この技術に伴う不利な点は、第一に、パウダーの圧縮密度及びパウダーの大きさ の分布が、該円筒の閉塞又は逆圧の発生を防止する必要により制限を受ける点、 第二に、検出ゾーン（４）からの発光量がパウダー又はガラス質粒子内の散乱と 自己吸収とにより失われ、これにより検出装置の感度を下げる点である。

本発明の目的は、前記の不利な点を除去し又は軽減することである。

第一に、本発明は、流体内に含まれた放射性同位元素の検出方法を提供する。該 方法においては、少なくとも一つのシンチレーションを行なう光ファイバが前記 流体内に浸漬され、該ファイバの少なくとも一端から発せられた光が光検出装置 によりモニタされる。

好ましくは、複数のファイバが使用され、該複数ファイバの一端から発せられた 光がモニタされる。

好ましくは、該複数の光ファイバの直径は、使用されている放射性同位元素から 発せられた放射線のタイプ及びエネルギに従って選択される。光ファイバのドー プ処理に供されたシンチレーション物質は、光検出装置のスペクトル特性に適合 するように選択される。該複数のファイバは、好ましくはクラッドを備えていな いものとされる。

流体は、好ましくは、複数のファイバを通過して流され、該ファイバは、流体の 流れ方向に実質的に沿っているか又は該流れ方向を横切っているどちらかの方向 に延びている。

更に、好ましくは、光検出装置は、該複数のファイバの両端に備えられている。

該光検出装置からの出力は、該複数のファイバと接触する放射線量に比例した大 きさの出力を与えるように足し合わされることができ、又該複数のファイバが流 体の流れの方向を横切るように設置されている場合は、該光検出装置は、流体流 れを横切る方向においてパルス状の光が発せられた位置を決定するために使用さ れる。

本発明の第二の態様によれば、少なくとも一つの端部が光検出装置に接続された 少なくとも一つのシンチレーション光ファイバを備えた、流体内に含まれた放射 性同位元素の検出装置を提供する。

好ましくは、該装置は、該光検出装置に接続された複数の光ファイバを備えてい る。

好ましくは、該複数のファイバの両端が光検出装置に接続されている。

或いは、該複数のファイバの一端が光検出装置に接続され、該ファイバ他端が鏡 による反射をなすようにされる。

更に好ましくは、該複数のファイバは、クラッド無しであり、端部は互いに溶は 合わせられている。

好ましくは、該光検出装置からの出力が、光を足し合わせる装置に接続されてい る。

好ましくは、該複数のファイバが、前記流体が流れる導管内に配置され、該ファ イバの端部が該導管の壁を貫通し、該導管外部の該光検出装置へ接続されている 。

好ましくは、該導管内のファイバが、流体の流れの方向に実質的に沿って配置さ れている。或いは、該ファイバは、流体の流れの方向を実質的に横切る方向に配 置されている。

本発明の実施例について、添付図面を参照しつつ以下に説明する。

第２図は、本発明実施例に係る装置の概略図である。

第３図は、本発明の別の実施例の装置の概略図である。

第２図に示すように、放射性同位元素を含んでいる流体キャリヤは、クロマトグ ラフィ円筒又はその類似物を形成することができる導管（１０）に沿って流され 、シンチレーション物質でドープ処理された一束の光ファイバ（１２）を備えた 前記光検出装置を通過する。数束のファイバ（１２）は、導管（１０）の長さ方 向に沿って延び、該ファイバの端部（１４）、（１６）は、該導管（１０）の壁 を貫通し、光学的結合流体を使用している光電子増倍管（１８）、（２０）のよ うな光検出装置と結合されている。束状のファイバ（１２）の端部（１４）、（ １６）は、導管（１０）の壁への取り付けを簡単にするため、洩れの問題を解消 するために、好ましくは互いに溶かし合わされる。光電子増倍管（１８）、（２ ０）からの電気出力信号は、和演算増幅器（２２）により足し合わされることが できる。従って、放射性同位元素を含んでいる一塊の流体が束状のファイバ（１ ２）を通過する際に、該流体から発せられた放射性線がファイバ（１２）に入り シンチレーションを示す物質に螢光を発生させる。以上のように発せられた光が 、該ファイバ（１２）に沿って光電子増倍管（１８）、（２０）へ運ばれるので 、和演算増幅器（２２）からの出力は、ファイバ（１２）と瞬間的な接触を行な う流体の放射線に直接比例する。

光ファイバは、光ファイバに沿う通過光を全て内部反射させることを確実にする ために、該ファイバ本体よりも低屈折率の物質層を有したクラッドを通常備えて いる。しかしながら、本発明においては、ファイバ（１２）と接触している流体 の屈折率は、ファイバ（１２）の屈折率よりも常に小さい。このために、どんな 場合でもファイバ（１２）内で発せられる光が全て内部反射し、通常のクラッド は省略できる。どんなりラッド構造も、ファイバ（１２）のシンチレーションを 示す物質へ到達する以前にほとんどの放射線を吸収するので、検出器の感度が低 下する。従って、クラッド構造の省略は、カーボン−１４（崩壊エネルギー＝０ ．１５８　　Ｍｅｎ）又はトリチウム−３（崩壊エネルギー＝０．０１８　　Ｍ ｅｖ）のような低エネルギー放射線を有するラベル付けの放射性同位元素の場合 、特に望ましい。例えば（リン−３２崩壊エネルギー１．７１０　ＭｅＶのよう に）　０．５　Ｍｅｖ以上という、高いエネルギーの放射性同位元素について使 用するファイバは、比較的僅かのエネルギー損失がクラッド部において発生する ことがあるので、必要に応じてクラッドを設けることができる。

束状のファイバ（１２）の各端部に光電子増倍管（１８）、（２０）を備えるこ とは、ファイバ内で発生した全ての光が集められることを確実とするので、検出 器の感度を最大限に上げることができる。光電子増倍管（１８）、（２０）の一 方を省略し、ファイバ（１２）の端部を鏡で反射させることができる。

第２図の実施例において、導管（１０）の長手方向に沿うファイバ（１２）の設 置方向は、低レベルの放射線に対して高感度である。これは、−塊の流体が、よ り長い時間ファイバ（１２）と接触するからである。しかしながら、導管（１０ ）の軸線に沿う位置の検出能力は比較的低くなる。第３図に示す別の実施例にお いて、ファイバ（２４）は、導管（２６）を横切る平面に配置されている。この 場合、システムの位置検出能力的は高められるが、感度が比較的悪くなろう。勿 論、螺旋状及び格子状等のような多くの他の実施形態が可能である。

第２図及び第３図の検出器は、第１図の圧縮されたパウダーに代えて、クロマト グラフィ分析において有利に使用されることができる。ファイバ内で発された全 ての光が外部検出器へ伝えられるので、散乱及び吸収による損失は解消され、感 度は改善されている。加えて、流体とファイバとの親密な接触があり、導管に沿 う流体の流れの抵抗は最小とされる。導管内での逆圧の発生もない。

ファイバをドープ処理するシンチレーション物質は、外部光検出機器の特性に最 適とされたスペクトル帯において発光するように選択されることができる。例え ば、セリウムＣｅ３＋は青色、テルビウムＴｂ３＋は黄色、ユーロピウムＥｕ３ ＋は赤色の光を各々発する。ファイバの直径は、実施質的に全ての放射線がファ イバ内に吸収されることを確実にするために、使用される特定の放射性物質によ りラベル付されたものから発せられる放射線のタイプ及びエネルギーに応じて選 択される。例えば、ベータ線を発生する放射性同位元素のリン−３２は、直径路 １ｍｍのファイバで略１００％の吸収が行なわれる。

本発明による技術は、放射性物質によりラベル付された一塊の流体の到着時間を 、システムの成る固定箇所で測定するためのどんな条件にも適用できる。１例と して、ガス／液体クロマトグラフィへの適用を挙げることができる。

ファイバ（２４）の長手方向に沿う成る位置から発せられた光は、異なる時間に 該ファイバ両端に到着するので、両端に光電子増倍管（２８）、（３０）を有す るファイバ（２４）を、第２図に示すように流体の流れを横切る方向に置くとい う配置は、時間−振幅−変換器（ｔｉＩｏｅ−ａｍｐｌ　１ｔｕｄｅ−ｃｏｎｖ ｅｒｓｊｏｎ　）のような適切な技術を使用している検出器に、ラベル付された 一塊の流体が到着する際の、流れを横切る方向での位置をモニタするために使用 されることもできる。このようなファイバの配置は、現在、複雑で高価なレーザ ー風速計（Ｌａｓｅｒ　ａｎｅｍｏｍｅｔｒｙ）が必要とされている流れの形態 （ｐｒｏｆｉｌｅ）の分析に使用されることもできる。

ファイバは、通常ガラス製であり、フッ化水素酸以外による流体中の化学的腐蝕 に対して抵抗力があり、少なくとも３００℃の温度に耐えられる。プラスチック 材から製造されたファイバは、成る用途に使用することができるが、熱及び化学 的腐蝕に対する抵抗力が劣ること、低屈折率であること及び一般的に光学的性質 が比較的劣ることにより、適合性は制限される。プラスチック材からのガス放出 もまた、超クリーンシステムにおいては望ましくない。

このように、本発明は、以上に述べられたように従来技術を越えた大きな優位性 を備えている。流体中の放射性同位元素を検出する方法及び装置を提供する。フ ァイバを形成するシンチレーション物質は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、 Ｘ線及び中性子線を含む全ての形態の放射性物質によるラベル付けを検出する。

該物質は高い計数速度能力を提供する。例えば、セリウムＣｅ３＋からの発光（ ルミネッセンス）の崩壊時間は、２００　ナノ秒であり、ポテンシャル計数速度 は、１／、（２００ｘｌＯ−９）／秒又は５　　ＭＨｚである。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流体中に含まれる放射性同位元素を検出する方法であって、該流体中には 少なくとも一つのシンチレーションを行なう光ファイバが浸漬され、該光ファイ バの少なくとも一端から発された光が光検出装置によりモニタされる放射性同位 元素検出方法。 （２）複数のファイバが前記流体中に浸漬されていることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 （３）前記単一又は復数のファイバの両端から発せられた光が、モニタされるこ とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 （４）前記単一又は複数のファイバの直径が、実質的に全ての放射線が該ファイ バ内に吸収されるように、使用される放射性同位元素から発せられる放射線のタ イプ及びエネルギーにより選択されることを特徴とする請求項１、２又は３に記 載の方法。 （５）ドープ処理されるシンチレーション物質が光検出装置のスペトル特性に適 するように選択されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法 。 （６）前記複数のファイバがクラッドを備えていないことを特徴とする請求項１ から５のいずれかに記載の方法。 （７）流体が前記複数のファイバを通過して流れることを特徴とする請求項１か ら６のいずれかに記載の方法。 （８）前記複数のファイバが、前記流体の流れの方向に沿って実質的に配置され ていることを特徴とする請求項７に記載の方法。 （９）前記複数のファイバが、前記流体の流れの方向を横切るように実質的に配 置されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。 （１０）光検出装置が、前記複数のファイバの両端に備えられ、該光検出装置の 各々からの出力が、該ファイバと接触した放射線量に比例した振幅の出力を出す ように足し合わされることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法 。 （１１）光検出装置が前記流れの方向を横切る方向に配置された前記複数のファ イバの両端に備えられ、該光検出装置の出力は、前記方向においてパルス状の光 が発せられた位置を決定するように使用されることを特徴とする請求項９に記載 の方法。 （１２）光検出装置に接続された少なくとも一つの端部を有する少なくとも一つ のシンチレーション光ファイバを備えた、流体に含まれる放射性同位元素を検出 するための装置。 （１３）前記光検出装置に接続された複数のファイバを備えている請求項１２に 記載の装置。 （１４）前記複数のファイバの両端が、光検出装置に接続されていることを特徴 とする請求項１２又１３に記載の装置。 （１５）前記複数のファイバの一端が光検出装置に接続され、他端が鏡による反 射をなすことを特徴とする請求項１２又１３に記載の装置。 （１６）前記複数のファイバの端部が、溶け合わされている請求項１３から１５ のいずれかに記載の装置。 （１７）前記複数のファイバが、クラッドを備えていないことを特徴とする請求 項１２から１６のいずれかに記載の装置。 （１８）前記光検出装置の出力が、足し合わせ装置に接続されていることを特徴 とする請求項１４に記載の装置。 （１９）前記ファイバが前記流体が流れる導管内に配置され、該ファイバの端部 が該導管壁を貫通し且つ該導管外部の前記光検出装置と接続されていることを特 徴とする請求項１２から１８のいずれかに記載の装置。 （２０）前記導管内のファイバが、流体の流れの方向に沿って実質的に配置され ている請求項１９に記載の装置。 （２０）前記指導管内の複数のファイバが、流れの方向を横切る方向に実質的に 配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。 （２２）実質的に添付図面を参照して述べられている放射性同位元素の検出方法 。 （２３）実質的に添付図面を参照して述べられている放射性同位元素の検出装置 。