放射性測量方法

2008/12/5 13:33:00

放射性同位素發(fā)出的射線與物質(zhì)相互作用，會直接或間接地產(chǎn)生電離和激發(fā)等效應(yīng)，利用這些效應(yīng)，可以探測放射性的存在、放射性同位素的性質(zhì)和強(qiáng)度。用來記錄各種射線的數(shù)目，測量射線強(qiáng)度，分析射線能量的儀器統(tǒng)稱為探測器（probe）。測量射線有各種不同的儀器和方法，正如麥凱在1953年所說：“每當(dāng)物理學(xué)家觀察到一種由原子粒子引起的新效應(yīng)，他都試圖利用這種新效應(yīng)制成一種探測器”。一般將探測器分為兩大類，一是“徑跡型”探測器，如照像乳膠、云室、氣泡室、火花室、電介質(zhì)粒子探測器和光色探測器等，它們主要用于高能粒子物理研究領(lǐng)域。二是“信號型”探測器，包括電離計(jì)數(shù)器，正比計(jì)數(shù)器，蓋革計(jì)數(shù)管，閃爍計(jì)數(shù)器，半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器和契倫科夫計(jì)數(shù)器等，這些信號型探測器在低能核物理、輻射化學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)以及地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域越來越得到廣泛地應(yīng)用，尤其是閃爍計(jì)數(shù)器是生物化學(xué)和分子生物學(xué)研究中的必備儀器之一。
一、閃爍型探測器
1.探測原理
　　閃爍型探測器由閃爍體，光電倍增管，電源和放大器－分析器－定標(biāo)器系統(tǒng)組成，現(xiàn)代閃爍探測器往往配備有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來處理測量結(jié)果。當(dāng)射線通過閃爍體時，閃爍體被射線電離、激發(fā)，并發(fā)出一定波長的光，這些光子射到光電倍增管的光陰極上發(fā)生光電效應(yīng)而釋放出電子，電子流經(jīng)電倍增管多級陰極線路逐級放大后或?yàn)殡娒}沖，輸入電子線路部分，而后由定標(biāo)器記錄下來。光陰極產(chǎn)生的電子數(shù)量與照射到它上面的光子數(shù)量成正比例，即放射性同位素的量越多，在閃爍體上引起閃光次數(shù)就越多，從而儀器記錄的脈沖次數(shù)就越多。測量的結(jié)果可用計(jì)數(shù)率，即射線每分鐘的計(jì)數(shù)次數(shù)（簡寫為cpm）表示，現(xiàn)代計(jì)數(shù)裝置通�？梢酝瑫r給出衰變率，即射線每分鐘的衰變次數(shù)（簡寫dpm）、計(jì)數(shù)效率（E）、測量誤差等數(shù)據(jù)，閃爍探測器是近幾年來發(fā)展較快，應(yīng)用最廣泛的核探測器，它的核心結(jié)構(gòu)之一是閃爍體。閃爍體在很大程度上決定了一臺計(jì)數(shù)器的質(zhì)量。
2.閃爍體
　　閃爍體是一類能吸收能量，并能在大約一微秒或更短的時間內(nèi)把所吸收的一部分能量以光的形式再發(fā)射出來的物質(zhì)。閃爍體分為無機(jī)閃爍體和有機(jī)閃爍體兩大類，閃爍體必需具備的性能是：對自身發(fā)射的光子應(yīng)是高度透明的。閃爍體吸收它自己發(fā)射的一部分光子所占的比例隨閃爍材料而變化。無機(jī)閃爍體[如Nal（Tl）,ZnS（Ag）]幾乎是100％透明的，有機(jī)閃爍體（如蒽，塑料閃爍體，液體閃爍體）一般來說透明性較差。現(xiàn)在常使用的幾種閃爍體是：⑴無機(jī)晶體，主要是含雜質(zhì)或不含雜質(zhì)的堿金屬碘化物；⑵有機(jī)晶體，在都是未取代的或取代的芳香碳?xì)浠�合物�?SPAN lang=EN-US>⑶液態(tài)的有機(jī)溶液，即液體閃爍體；⑷塑料溶液中的有機(jī)溶液，即固溶閃爍體。
3.光電倍增管
　　它是閃爍探測器的最重要部件之一。其組成成份是光陰極和倍增電極，光陰極的作用是將閃爍體的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，倍增電極則充當(dāng)一個放大倍數(shù)大于106的放大器，光陰極上產(chǎn)生的電子經(jīng)加速作用飛到倍增電極上，每個倍增電極上均發(fā)生電子的倍增現(xiàn)象，倍增極的培增系數(shù)與所加電壓成正比例，所以光電倍增管的供電電源必須非常穩(wěn)定，保證倍增系數(shù)的變化最小，在沒有入射的射線時，光電倍增管自身由于熱發(fā)射而產(chǎn)生的電子倍增稱為暗電流。用光電倍增管探測低能核輻射時，必須減小暗電流。保持測量空間環(huán)境內(nèi)較低的室溫，是減小光電倍培管暗電流的有效方法。
二、晶體閃爍計(jì)數(shù)（crystal scintillation counting）
1.探測原理
　　γ射線不同于α和β粒子，它類似于光和其它電磁輻射，在與物質(zhì)作用時不直接產(chǎn)生電離，而是按下述三種機(jī)制之一被吸收：光電效應(yīng)，康譜頓效應(yīng)和生成電子對。在光電效應(yīng)中，每個光子將保持它的全部能量直到與吸收物質(zhì)內(nèi)原子的一個軌道電子相互作用為止。在此過程中，光子把全部能量給予電子，電子以高速度射出，光子就不再存在，發(fā)射出的電子稱為光電子，光電子按β粒子同樣的方式，將其能量電離，其它原子則消耗掉。在康普頓效應(yīng)中，能量為hv的入射γ光子，與吸收物質(zhì)內(nèi)原子的一個軌道電子相互作用。在該過程中，光子把它的能量給予軌道電子，使電子射出，隨后帶有較小能量hv''的光子按能量和動量兩者都守恒的形式被“散射”。射出的電子稱為反沖電子，又叫康普頓電子。康普頓電子象光電效應(yīng)中的情況一樣，按與β粒子相同的方式消散它的能量，散射光子進(jìn)一步通過光電或康普頓過程被吸收。電子對生成時，某些入射光子能量按照愛因斯坦方程轉(zhuǎn)化為質(zhì)量：E＝mc2 式中E為er（樂格）表示的能量，m為以g表示的質(zhì)量，c為光速，以cm／s為單位，入射的γ光子在吸收物質(zhì)的一個原子的核場中以一種未知的方式湮滅，隨后產(chǎn)生兩個粒子，一個負(fù)電子和一個正電子，正電子只存在一個很短的時間，一旦它減慢，它就被吸收物質(zhì)中的一個電子所中和，這一湮滅過程導(dǎo)致一對γ光子的產(chǎn)生，其每一個光子能量為0.51MeV,最終通過光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)吸收。γ射線由于沒有質(zhì)量，具有很強(qiáng)的穿透性，而且最易被高電子密度的物質(zhì)所吸收，如鉛。具有高原子序數(shù)Z的原子直接與高電子密度有關(guān)。就探測器而言，某些無機(jī)鹽能有效地吸收γ光子，發(fā)射出強(qiáng)度正比于所吸收γ射線能量的光子。例如，鉈激活的碘化鈉，由于碘原子的原子序數(shù)Z高，并且有較高的密度（比重3.67），而且每吸收單位能量的光子產(chǎn)額高，晶體的光透性也好，用來探測γ射線，效率較高。
2.探測裝置
　　一個供探測γ光子用的固體晶體裝置包括一個“密閉的”鉈激活碘化鈉晶體，安放在光電倍增管的表面上。“密閉的”晶體上是一塊固態(tài)圓筒狀的鉈激活碘化鈉，其頂部和四周都是用鋁層包裹以避免光和濕氣，因?yàn)榈饣�鈉晶體易吸潮，為改善反射性，碘化鈉晶體用一玻璃片密封，并同光電倍增管的表面直接接觸，其間加些硅油以達(dá)到光學(xué)匹配，整個裝置是不透光的。γ射線易于穿透晶體外表的鋁層，然后被高效的晶體所吸收，晶體發(fā)射出其能量與入射γ射線能量成比例的可見光。接著，光電倍增管將可見光能量轉(zhuǎn)換為電脈沖，各種能量轉(zhuǎn)換過程（即從γ光子發(fā)射直到產(chǎn)生一個電脈沖）成比例的性質(zhì)，以及γ光子的吸收性質(zhì)，保證γ放射性同位素可通過晶體閃爍得以計(jì)數(shù)，并定量。晶體γ計(jì)數(shù)器通常設(shè)計(jì)成既能有效地探測光電效應(yīng)，又能有效地探測康普頓效應(yīng)。但探測效應(yīng)隨著光子能量的增大而減小，對于大多數(shù)市售γ計(jì)數(shù)器所用碘化鈉晶體的尺寸來說，光電效應(yīng)在低光子能量，例如在低于400keV時占主要地位，而在1MeV附近即以康普頓效應(yīng)為主。在這兩種能量之間，兩種效應(yīng)幾乎以相等的頻率發(fā)生，由于所用的晶體尺寸較小，難以探測到電子對的生成。另外，在塑料溶劑（如聚乙烯甲苯）中加入閃爍體（如POPOP或TP），做成片狀，可用來探測能量較高的β射線，如32P放出的1.71MeV的高能量β射線。最早使用的硫化鋅晶體較薄，內(nèi)含微量的微量的銀作為激活劑，可用來探測α射線。
3.晶體閃爍計(jì)數(shù)的定性、定量分析
　　放射性同位素鉻主要按電子俘獲方式衰變，其半衰期為27.8天，由于電子俘獲，原子的原子序數(shù)減少1，因而變成一種釩的同位素，按電子俘獲方式衰變至基態(tài)釩發(fā)生的頻率為91％，并導(dǎo)致隨后發(fā)射－5keV的弱X射線，此X射線一般難以探測，因?yàn)閺臉悠分谐鰜淼?SPAN lang=EN-US> X射線在其能穿入碘化鈉晶體之前已被吸收掉了。51Cr有9％的機(jī)會通過電子俘獲衰變到釩的一種受激核態(tài)，并立刻通過發(fā)射－320keV的γ射線衰變至穩(wěn)定的基態(tài)，這種γ射線易于探測。用晶體閃爍計(jì)數(shù)器來觀察51Cr，在320keV處觀察到一個尖銳的峰，稱為光電峰，這是γ光子能量以光電效應(yīng)損耗的結(jié)果，但并非所有能量都以此過程損耗，所以在較低能量時光子能量由于康普頓效應(yīng)損耗而出現(xiàn)一連串較寬不明顯的峰，從光電峰下到谷的對側(cè)稱為康普頓邊緣。能量低于康普頓區(qū)的擴(kuò)散峰，是由于γ射線對吸收物質(zhì)的反散射引起的，散射光子的能量低。各種γ射線放射性同位素都有其特征的光電峰，利用特征光電峰，可對各種γ射線放射性同位素進(jìn)行定性和鑒別。對各種樣品的γ射線計(jì)數(shù)測量是將測得的計(jì)數(shù)率與總放射性強(qiáng)度或標(biāo)準(zhǔn)源的計(jì)數(shù)率進(jìn)行比較，可以算出樣品放射性占總放射性或標(biāo)準(zhǔn)源的百分比，從而獲得樣品放射性強(qiáng)度。
4.儀器性能的評價(jià)
　　晶體閃爍計(jì)數(shù)器現(xiàn)在基本都做成井型或圓柱型，用碘化鈉（鉈）作為閃爍體，探測γ射線，所以又把探測γ射線的晶體閃爍計(jì)數(shù)器稱為 γ計(jì)數(shù)器（γ－counte-r）。γ計(jì)數(shù)器的性能一般是根據(jù)其對137Cs的662keV光電峰的分辯能力而加以比較的，探測系統(tǒng)的分辯率是一光電峰展寬程度的量度，定義為最大峰高的一半處的峰寬度（用keV為單位）除以該光電峰的最大脈沖高度（用keV為單位）再乘以100。如果光電倍增管工作在最佳狀態(tài)時，分辯率能達(dá)到7％。但是，通常的井形晶體計(jì)數(shù)器由于光學(xué)性質(zhì)較差，其分辯率也較差，其分辯率值約為12％。γ射線能量越高，光電峰的分辯率也會有所改善。
三、液體閃爍計(jì)數(shù)（Liquifd scintillation counting）
　　液體閃爍計(jì)數(shù)所用的閃爍體是液態(tài)，即將閃爍體溶解在適當(dāng)?shù)娜芤褐�，配制成為閃爍液，并將待測放射性物質(zhì)放在閃爍液中進(jìn)行測量。應(yīng)用液體閃爍計(jì)數(shù)可達(dá)到4π立體角的優(yōu)越幾何測量條件，而且源的自吸收也可以忽略，對于能量低，射程短、易被空氣和其它物質(zhì)吸收的α射線和低能β射線（如3H和14C），有較高的探測效率，液體閃爍計(jì)數(shù)器是α射線和低能β射線的首選測量儀器。
1.探測機(jī)理
　　閃爍液產(chǎn)生光子的過程是，從放射源發(fā)出的射線能理，首先被溶劑分子吸收，使溶劑分子激發(fā)。這種激發(fā)能量在溶劑內(nèi)傳播時，即傳遞給閃爍體（溶質(zhì)），引起閃爍體分子的激發(fā)，當(dāng)閃爍體分子回到基態(tài)時就發(fā)射出光子，該光子透過透明的閃閃爍液及樣品的瓶壁，被光電倍增管的光陰極接收，繼而產(chǎn)生光電子并通過光電倍增管的倍增管的位增極放大，然后被陽極接收形成電脈沖，完成了放射能→光能→電能的轉(zhuǎn)換。
2.閃爍液
　　液體閃爍計(jì)數(shù)系統(tǒng)作用的閃爍溶液，是指閃爍瓶中除放射性被測樣品之外的其它組分，主要是有機(jī)溶劑和溶質(zhì)（閃爍體），有時為了樣品的制備或提高計(jì)數(shù)效率的需要，還加入其它添加劑。 ⑴溶劑：從β源放射β射線到發(fā)射能被肖陰極接收的光婦的這一系列能量轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)中，能量轉(zhuǎn)移效率是很低的，只有少部分放射能量被利用來發(fā)射光子，其中放射源與溶劑之間，能量轉(zhuǎn)移效率大約為5￣10％。對溶劑的選擇，主要視其對閃爍體的溶介度和將放射能轉(zhuǎn)移給閃爍體的效率而定。如果以一定濃度的閃爍體在甲苯溶液中產(chǎn)生的脈沖高度為100％，那么，凡能產(chǎn)生80％以上的脈沖高度的都定為溶劑，能使脈沖高度隨其濃度上升而逐漸減小的稱為稀釋液，而在濃度很低時就能引起脈沖高度顯著下降的叫淬滅劑。在液體閃爍計(jì)數(shù)系統(tǒng)中，一個好的溶劑應(yīng)滿足下列條件：①對閃爍體的溶介度高；②對放射源的轉(zhuǎn)移效率高；③對閃爍發(fā)射的光子透明度高；④在無論有無助溶劑的幫助下都可以溶介放射性樣品；⑤在計(jì)數(shù)器的工作溫度下來結(jié)冰；⑥能夠形成均相的測量溶液。一般認(rèn)為，烷基苯是最好的溶劑，如甲苯，二甲苯。此外，苯甲醚也是比較好的溶劑。另外，對于含水量較多的樣品，采用1，4－二氧不作為溶劑，因?yàn)樵撚袡C(jī)化合物的極性較大，既能很好地溶介閃爍體又可溶介含水量較多的樣品，能改善計(jì)數(shù)效率，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，冰點(diǎn)高，久放后產(chǎn)生淬滅作用很強(qiáng)的過氧化物，必須經(jīng)純化才能使用，并應(yīng)加入 0.001％的二乙基二硫代氨基甲酸鈉或丁基氫氧基甲苯（BHT），
以抑制純化的二氧六環(huán)變質(zhì)。溶劑在閃爍溶液中約占99％，因此，它的純度對閃爍液的品質(zhì)是很大的影響因素。溶劑中不發(fā)光的雜質(zhì)、氧和水的含量多少，都關(guān)系到淬滅程度。原則上講，溶劑應(yīng)具有閃爍純，即不含或很少含有影響閃爍計(jì)數(shù)的淬滅成分。實(shí)際證明，“分析純”試劑可以不經(jīng)純化而直接使用。
⑵閃爍液：在液體閃爍計(jì)數(shù)系統(tǒng)中，閃爍體又稱熒光體，是閃爍液的溶質(zhì)，它的很多，根據(jù)其熒光特性及作用，可分為兩類，即第一閃爍和第二閃爍體。
①第一閃爍體：（初級閃爍體）：常用的第一閃爍體：對聯(lián)三苯（TP）：化學(xué)結(jié)構(gòu) 它是最早使用的閃爍體之一。它的計(jì)數(shù)率高，價(jià)格比較便宜，但是，在低溫或含水溶液介度不高。2,5－二苯惡唑（PPO）：化學(xué)結(jié)構(gòu) 它是目前普遍使用的閃爍體，能很好地溶介在常用的溶劑中，在含水的情況下也是如此，在甲苯中的溶介度達(dá)200克／升以上。它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格也較便宜。但是，它的最大缺點(diǎn)是有明顯的濃度淬滅（自身淬滅），即隨著PPO在溶劑中的濃度升高，計(jì)數(shù)效率下降。2-苯基－5－（4-二苯基）－1,3,4惡唑（PBD）：化學(xué)結(jié)構(gòu)為 它是已知的最有效的閃爍體之一。比PPO能耐受濃度淬滅，但是，它的溶介度低，尤其是在低溫和含水樣品存在時，溶介度下降更快，而且用量比PPO多兩倍，價(jià)格昂貴。2-（4-t-丁基苯基）-5-（4-二苯基）－1,3,4,惡二唑（丁基－PBD）：化學(xué)結(jié)構(gòu)為 它的溶介度比PBD高，其最大優(yōu)點(diǎn)對化學(xué)淬滅和顏色淬滅不敏感，因此，可以獲得較高的計(jì)數(shù)效率。 ②第二閃爍體（次級閃爍體）：第二閃爍體的主要功能是吸收第一閃爍體發(fā)射的光子后，再在較長的波段上重新發(fā)射出熒光來，并能增加光子的產(chǎn)額。在高濃度下第二閃爍體起著一部分與第一閃爍體相同的作用（即接受激發(fā)溶劑分子的的退激能量，并發(fā)出熒光），此外，它還能與淬滅因子競爭，從而減少了第一閃爍被淬滅的程度。在下列一種或一種以上的情況下，必須在閃爍液中加入第二閃爍體：a. 樣品中含有直接淬滅第一閃爍體的化合物；b. 第一閃爍體濃度太高而引起強(qiáng)烈的自身淬滅，且發(fā)射的光譜范圍與光電倍增管光陰及不匹配；c. 計(jì)數(shù)器的光電倍增管光陰極對于較長波長的光譜響應(yīng)比較好；d. 測量的樣品在近紫外區(qū)有明顯的吸收。
　　常用的第二閃爍體有：1,4,雙2（5苯基惡唑）苯（POPOP）它的溶介度小，在甲苯系統(tǒng)為1.2克／升，在二氧六環(huán)中為1.5克／升。溶介速度慢，通常需加熱促其溶介，它是目前普遍使用的第二閃爍體。1,4雙2（4－甲基－5－苯基惡唑基）-苯（DMPOPOP）：它的溶介度比POPOP大，在甲苯系列內(nèi)為2.3克／升，在二氧六環(huán)內(nèi)是0.8克／升，溶介速度也快，但沒有POPOP的計(jì)數(shù)效率高，且需要較高的使用濃度。 此外，還有對－雙（0-甲基苯乙稀基）苯，（雙－MSB）和2-（4''-二聯(lián)苯基）－6-苯基苯并惡唑（PBBO），幾種常用的初級閃爍體的熒光波長在3460－3800埃之間，而Cs-sb型光陰極的最大光譜響應(yīng)波長為4000埃左右。因此，對于Cs-Sb材料的光陰極，僅用初級閃爍體不能很好地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，計(jì)數(shù)效率很低，加入次級閃爍體后發(fā)射光譜波長增加到4180－4300埃，使其與Cs-Sb型光陰的光譜響應(yīng)得到改善，能量轉(zhuǎn)移較好，計(jì)數(shù)效率提高。Cs-K-Sb型是雙堿型光電倍增管，它的最大光譜響應(yīng)波長比Cs-Sb型短。因此，不用次級閃爍體也可以有較好的計(jì)數(shù)效率。但是，考慮到次級體和其它功用，通常在實(shí)際工作中，往往都要使用次級閃爍體。
　　閃爍液中除了溶劑，閃爍體之外，有時還添加一些其它成分。為了增加閃爍液對含水樣品的溶解能力，需加入助溶劑；為了改善計(jì)數(shù)效率，則加入抗淬滅劑。甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑極性很小，對水的溶介能力較差。當(dāng)樣品含水較多時，即使樣品體積不大，也很難和甲苯中二甲苯互溶為透明的均相學(xué)府。有時樣品的含水量雖然不大，但它的放射性水平很低，為了在較短的測量時間獲得符合統(tǒng)計(jì)誤差要求的計(jì)數(shù)往往需要增加樣品的體積，這就等于增加了含水量，這樣的樣品也不能很好地和甲苯或二甲苯互溶，為此，要加入一定量的極性較大的有機(jī)溶劑，如甲醇，乙醇，乙二醇乙醚等，這些溶劑在非極性溶劑和水分子之間起著橋梁作用，既能和甲苯、二甲苯互溶，又能和水互溶，達(dá)到增加含水樣品在閃爍液內(nèi)的溶解度的目的，所以稱之為助溶劑。\par 助溶劑的淬滅作用較大要限制其用量，因而，可容納的含水量也是有限的。其中乙二醇乙醚的極性大且學(xué)淬滅作用小，是常用的助溶劑。抗淬滅劑通常用在對含水量很大的樣品測量或采用二氧六環(huán)作溶劑時，因?yàn)檫@種閃爍液淬滅作用大，為改善計(jì)數(shù)效率，加入抗淬滅劑萘是十分重要的。萘也是一種熒光物質(zhì)，它可以抵消一部分淬滅作用，但是萘不能和對聯(lián)三苯合用，尤其是在甲苯、二甲苯溶劑中，否則計(jì)數(shù)效率很低。液體閃爍計(jì)數(shù)器中，閃爍液的最佳體積可以在一定范圍內(nèi)有所變化，吸要能獲得較高的計(jì)數(shù)效率，就應(yīng)該采用較少的體積，尤其對于3H樣品來說，較小體積的閃爍液還可以減少本底計(jì)數(shù)（大約0.5cpm／ml閃爍液），減少樣品的自吸收。如果當(dāng)樣品中含有淬滅劑成分時，增加閃爍液的體積，可以經(jīng)稀釋作用來減少淬滅。
3.探測裝置
　　在液體閃爍計(jì)數(shù)中引用非常靈敏的光電倍增管，對于探測穿透力低的α射線和低能量的β射線（如3H，14C等）是極為重要的。使用一個光電倍增管的單光電倍增管液體閃爍計(jì)數(shù)器，由于電倍增管的熱噪聲及樣品受光照射后發(fā)出的磷光，會有較高的本底計(jì)數(shù)，探測效率也較低。使用兩個性能指標(biāo)大致相同的光電倍增管，并和符合電路相連接，做成雙管符合型液體閃爍計(jì)數(shù)器，符合電路只能通過由兩只倍增管同時產(chǎn)生的信號，因而只有當(dāng)兩只光電倍增管在符合電路分辯時間內(nèi)同時觀察到的信號才被記錄下來，而由熱噪聲或磷光產(chǎn)生的隨機(jī)脈沖則被扣除掉，有效地降低儀器本底，提高了探測效率，系統(tǒng)探測效率可在50％以上。在液體閃爍計(jì)數(shù)系統(tǒng)中，光電倍增管陽極形成脈沖電壓的大小，與陽極一次收集的電子數(shù)成線性關(guān)系。在光電倍增管放大倍數(shù)不變的情況下（取決于高壓的穩(wěn)定性），光陰極產(chǎn)生的光電子越多，最后到達(dá)陽極的電子數(shù)也越多，而光電子數(shù)取決于光子數(shù)。在正常情況下，閃爍劑分子釋放的光子數(shù)與放射性同位素衰變時產(chǎn)生的β射線能量成正比關(guān)系。由于放射能在傳遞和能量轉(zhuǎn)換途中，或多或少地要發(fā)生能量消耗，因此，放射能和發(fā)射的光子數(shù)之間近似地成線性關(guān)系。這說明液體閃爍計(jì)能夠作能譜研究，以分析不同能量的放射性同位素，達(dá)到定性目的。例如，3H、14C
雙標(biāo)記樣品，可通過雙道液體閃爍計(jì)數(shù)器同時測定。陽極在單位時間內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓的數(shù)量，與閃爍瓶內(nèi)放射性同位素的多少以及同位素衰變率成線性關(guān)系，與樣品內(nèi)的放射性強(qiáng)度成正比，這是液體閃爍測量的定量基礎(chǔ)。例如，在知道液體閃爍計(jì)數(shù)器探測效率的前提下，通過對某種放射性樣品進(jìn)行測定，可以求得該樣品中的放射性強(qiáng)度為多少微居里或多少貝柯勒爾。
4.雙標(biāo)記同位素測量的應(yīng)用
　　 液體閃爍計(jì)數(shù)器特點(diǎn)之一是能作雙同位素分析，配備兩個或三個以上獨(dú)立的脈沖高度分析器的多道裝置，并具有脈沖相加和線性門裝置，在每種同位素的最佳計(jì)數(shù)條件下同時測量它們，就能區(qū)分發(fā)射不同能量的同位素，假定有一個含有3H和14C的樣品，我們將儀器中脈沖高度分析器多道裝置中的道1調(diào)3H的平衡點(diǎn)（最佳工作條件），道2調(diào)在14c的平衡點(diǎn)。3Ｈ和14Ｃ標(biāo)準(zhǔn)樣品溶解的在同樣的溶劑中，并采用與實(shí)驗(yàn)樣品相同的閃爍體，首先測量空白樣品，然后對實(shí)驗(yàn)樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行計(jì)數(shù)。
　　為了使雙標(biāo)記測量獲得成功，兩種放射性同位素的β譜必須要有足夠的差異來滿足脈沖高度分析所要求的分離。在兩種同位素能譜過于接近的情況下，例如14Ｃ和35Ｓ，必須首先對它們進(jìn)行同位素的化學(xué)分離，然后再分別計(jì)數(shù)。在雙標(biāo)記測量中，較常用的成對同位素有3H和14C、3H和35S、3H和32P及14C和32P等�？傊�，在雙同位素標(biāo)記的測量中，要滿足下述兩個條件：第一，較高能量的同位素盡量能夠在不受較低能量同位素干擾的條件下進(jìn)行計(jì)數(shù)；第二，選擇一個最佳條件，以對雙標(biāo)記樣品中較低能量的同位素能進(jìn)行計(jì)數(shù)。
5.液體閃爍計(jì)數(shù)樣品的制備
　　 流體閃爍測量的櫚制備是很重要的操作，操作的成功與否，直接影響到計(jì)數(shù)效率。樣品制備方法的選擇要考慮以下四個因素：⑴所測樣品的物理和化學(xué)特性，決定所用閃爍液類型和決定是否需要將樣品轉(zhuǎn)化為更適于測量的形式；⑵樣品所含的同位素的種類，對于含3H的樣品要更加注意；⑶預(yù)計(jì)的放射性水平，在樣品的放射性強(qiáng)度低時，要求的制備方法比較嚴(yán)格；⑷制備過程的經(jīng)濟(jì)和方便，尤其在樣品數(shù)量多的更為重要。其一般原則是必須使所制備的樣品的放射性，能在一個短的測量時間達(dá)到適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)度，最關(guān)鍵的是要求樣品制備過程中，盡可能地減少“淬滅”因素。
⑴均相樣品的制備
　　脂溶性樣品可直接加入甲苯、二甲苯系統(tǒng)的閃爍液，含水量小于3％的樣品，仍應(yīng)用甲苯、二甲苯系統(tǒng)的閃爍液，但需加入乙醇或甲醇或乙二醇乙醚等極性溶劑助溶，助溶劑與甲苯的比例通常為3:7。必需時加抵消部分淬滅作用，提高計(jì)數(shù)效率，含水量再大時，最好采用100毫升乙二醇乙醚。20毫升乙二醇，8克PPO,500毫克POPOP，150克萘，最后用二氧六環(huán)加到1升的閃爍液配方，此配方容納水量大，效率好相當(dāng)高，但需注意二氧六環(huán)易形成過氧化物，會導(dǎo)致化學(xué)發(fā)光的進(jìn)行，所以應(yīng)在避光條件下貯存，或者在貯存期間加入鋅粒或其它抗氧化劑以清除過氧化物。
⑵非均相樣品的制備
①乳狀液計(jì)數(shù)：表面活化合物Ｔriton X-100是廣泛應(yīng)用的乳化劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式： 它的親水端吸引水和其它極性分子，疏水端吸引甲苯等非極性分子。乳狀液的物理性能隨著水分的增加而改變。當(dāng)甲苯閃爍液與Ｔriton X-100按2:1（v／v）組成的配方時，樣品水分在15％以下的乳狀液是透明的；隨著水分的增加，就會出現(xiàn)兩個不同的相，分相的乳狀液不穩(wěn)定，不能用于測量；水分繼續(xù)增加，就形成穩(wěn)定的乳狀液，此時液體是透明的或不透明的。乳狀液的分相與溫度有關(guān)，在溫度由17℃開始下降時，計(jì)數(shù)效率線性地增加約10％，到4－0℃之間為最大值，溫度再低，計(jì)數(shù)效率不再增加，通常把乳狀液首先加熱到40℃，然后在無振蕩的情況下冷卻，在4℃保持2－4小時。溶質(zhì)在有機(jī)相和水相之間的不同分布是決定乳狀測量計(jì)數(shù)效率的關(guān)鍵，乳狀液測量的效率有時會比均相測量更高，這是因?yàn)榇銣缥镔|(zhì)主要保留在水相中而不影響在有機(jī)相中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移過程。在均相溶液中，系統(tǒng)中所有的成人的成份都密切地相互接觸，所以任何一個淬滅作用都能表現(xiàn)出來。
②懸浮液測量：對于在甲苯等為基礎(chǔ)的閃爍液中溶解度極低的無機(jī)鹽等樣品，可采用凝膠技術(shù)成懸浮測量液。樣品經(jīng)初步處理后，制成相同大小的顆粒，然后在含有凝膠劑的系統(tǒng)中做成懸浮液。對于懸浮液測量，下列要求是必須的：①固體物質(zhì)要很好地粉碎，并要求是白色或無色的均勻粉狀顆粒，以避免光的吸收；②要求樣品確實(shí)不溶于閃爍液，否則溶解的與不溶解的部分有不同的計(jì)數(shù)效率，造成計(jì)數(shù)不穩(wěn)定，結(jié)果不易重復(fù)。懸浮液測量的優(yōu)點(diǎn)是樣品不溶解在溶劑中，所以樣品淬滅極小。在懸浮測量中作為聚膠劑的物質(zhì)有硬脂酸鋁、蓖麻油的衍生物（thixin）
及二氧化硅的細(xì)顆粒（Ｃab-o-sil）。含3.5￣4.0％ Ｃab-o-sil的懸浮液，要以得到很高計(jì)數(shù)效率，Ｃab-o-sil還可以減少計(jì)數(shù)瓶壁對放射性吸附作用，一般制樣時，往往先加Ｃab-o-sil，再加入放射性樣品，使放射性更多地吸附在懸浮顆粒上而提高計(jì)數(shù)效率。懸浮液測量法除應(yīng)用于固體無機(jī)鹽的測定外，也可用于水溶液和組織勻漿，還可用來測量薄層層析的放射性，應(yīng)用時只要將層析物粉碎，簡單地與凝膠混合即可，如果待測物能部分地從層析支持物上被洗脫而溶于閃爍液，則此法不可使用。
③支持物測量：與懸浮液測量相似，凡不溶于閃爍液的樣品，可將它放置在支持物上再浸入閃爍液中進(jìn)行計(jì)數(shù)。支持物的種類很多，如紙條、濾紙、玻璃纖維濾紙及醋酸纖維素膜片等。支持物在計(jì)數(shù)瓶內(nèi)的位置對計(jì)數(shù)有直接影響，通常都采用平放瓶底測量，且膜片不超出閃爍液面，保持支持物和測量杯的干燥，都能獲得較高的計(jì)數(shù)效率和測量重復(fù)性。支持物測量除淬滅作用小外，還有一個突出的優(yōu)越性，即一次測量可以黨綱較多的樣品。因在同一測量瓶內(nèi)，隨膜片疊加數(shù)目的增加（10片之內(nèi)），計(jì)數(shù)率線性增加而計(jì)數(shù)效率保持不變，這對于放射性水平低的含水樣品測量非常適用。\par 在上述幾種支持物中，以醋酸纖維素薄膜、玻璃纖維濾紙的效果優(yōu)于普通濾紙，因?yàn)槠胀�濾紙對光子傳播幾乎是不透明的，所以計(jì)數(shù)效率很低。
6.液體閃爍計(jì)數(shù)中的淬滅作用
　　放射能量在測量瓶內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)換過程越順利，測量效率越高。但事實(shí)上，影響能量傳遞過程順序進(jìn)行的因素很多，它的每一環(huán)節(jié)都存在著對能量的爭奪過程，使得放射能減少，甚至發(fā)生能量傳遞的中斷，導(dǎo)致測量效率下降，這種現(xiàn)象稱為液體閃爍計(jì)數(shù)的淬滅。造成淬滅的因素很多，按淬滅性質(zhì)歸納起來，有下列三種類型。
⑴化學(xué)淬滅
　　化學(xué)淬滅的產(chǎn)生，是由于被放射能激發(fā)的少量溶劑分子在分子運(yùn)動中，與非激發(fā)的雜質(zhì)、溶劑、溶質(zhì)分子碰撞而將激發(fā)能發(fā)熱能形式消耗�；瘜W(xué)淬滅的嚴(yán)重程度取決于淬滅物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和濃度�；瘜W(xué)淬滅與淬滅物濃度的關(guān)系是淬滅物質(zhì)的濃度越大，淬滅作用越嚴(yán)重。例如，氧和水都是強(qiáng)淬滅劑，在常溫壓下，閃爍液都能溶介空氣中的氧，當(dāng)氧的溶解量達(dá)到2×10-3M時，淬滅作用比無氧情況下大20％，而且閃爍液中的含水量（來自含水樣品和溶劑中的少量水分以及其它的添加劑）在可能的條件下，應(yīng)越少越好，閃爍液不能放在冰箱中。
⑵顏色淬滅
　　由于顏色對光量子的吸收作用，使得帶顏色的閃爍液削弱了光子的亮度，也縮短了光量子的自由程，導(dǎo)致到達(dá)光陰極的光子數(shù)減少，造成計(jì)數(shù)效率下降。不同的顏色，淬滅作用程度不同，閃爍液熒光波長接近于紫外光，所以，顏色淬滅程度的順序?yàn)椋禾m色〉黃色〉紅色。一些生物樣品，如血、尿等在制樣過程中，要進(jìn)行脫色處理，如果支持物測量中，濾膜干燥時被烤黃，也會造成計(jì)數(shù)效率的嚴(yán)重下降。
⑶光子淬滅（又稱局部淬滅）
　　在非均相測量中，由于樣品本身的自吸收而使β射線能量在沒有傳遞給溶劑分子之前就消耗掉了，這種淬滅在均相測定中，因樣品處理不好，也會發(fā)生，謂之光子淬滅。前已述及，不同能量的放射性核素，在液體閃爍計(jì)數(shù)時，閃爍體給出的光子數(shù)不同，產(chǎn)生的電脈沖高度亦不同。如果由接近平均能量的14C1的β粒子產(chǎn)生400個光子，在一個符合型液體閃爍器中，每個光電倍管將接收200個光子，又因?yàn)楣怆姳对龉艿淖钭有�率大約是25％，因此200個光子打到光陰極上產(chǎn)生大約50個光子，而淬滅作用使得到達(dá)光陰極光子數(shù)減少，這種減少只要能讓每次衰變記錄下來，否則就被計(jì)數(shù)器漏記，因此，將這些考慮應(yīng)用到能量較低的3Ｈ時，如果按平均能量（0.018MeV）計(jì)算，3H的β粒子在甲苯閃爍液中，大約產(chǎn)生40個光子，按25％的量子效率計(jì)算，則每個光電倍增管光陰極大約產(chǎn)生5個光子，與14C相比，光電子產(chǎn)額為1:10，所以，在3H測定中，中等程度的淬滅就會產(chǎn)生不能挽回的計(jì)數(shù)損失。
四、放射測量的注意事項(xiàng)
　　在放射測量過程中，以下幾個問題不應(yīng)忽視：
1.任何測量放射性的計(jì)數(shù)方法都存在本底問題。所謂本底指被測樣品之外的信號輸出。因此，在測量到的樣品計(jì)數(shù)率中，要扣除本底計(jì)數(shù)率，才能獲得樣品的凈計(jì)數(shù)率，儀器本底越低，測量靈敏度越高，準(zhǔn)確度也越高，這在3Ｈ標(biāo)記物的低水平測量中尤為重要。
2.在放射性測量工作中，通常存在著三種誤差：①系統(tǒng)誤差;由于測量儀器本身或測量方法和程度的不合理以及周圍環(huán)境的影響因素，使測量結(jié)果單向偏離而造成的誤差。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因可以找到并能加以克服；②過失誤差，由于實(shí)驗(yàn)工作者的主觀錯誤造成，是一種無規(guī)律可循的誤差，但過失誤差也是可以避免的；⑶統(tǒng)計(jì)誤差，由于放射性衰變本身的隨機(jī)性而導(dǎo)致的無法控制的誤差，它是放射性測量誤差中主要的、固有的來源。對于放射性測量統(tǒng)計(jì)誤差，在實(shí)際工作中，常通過提高計(jì)數(shù)效率，增加測量次數(shù)（以3￣5次為宜）或每個樣品做1￣2個平行管計(jì)數(shù)、合理分配測量時間等方法，以獲得最小的測量誤差。
3.在液體閃爍計(jì)數(shù)測量中，樣品中含有的水份、混入的雜質(zhì)或帶有的等許多因素，都會使得放射能減少，甚至發(fā)生能量傳遞的中斷，而導(dǎo)致計(jì)數(shù)效率下降，即“淬滅”。在樣品制備過程中，應(yīng)避免引起淬滅的因素，如果欲知櫚的真正放射量，并進(jìn)行樣品間的相互比較，就需作淬滅校正，將cpm值換算成dpm值。常用的淬滅校正方法有稀釋法、內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法、道比法、外標(biāo)準(zhǔn)道比法等等。但是最為關(guān)鍵是在樣品和測量過程中,盡可能地將淬滅因素減低到最小的程度.
常用同位素理化性質(zhì)，檢測方法

單位換算
Curies 和 d . p . m 的換算.
1 Curie (Ci) =2.22×1012 d . p . m .
1 milliCurie (mCi) =2.22×109 d . p . m .
1 microCurie (m Ci) =2.22×106 d . p . m .
1 nanoCurie (nCi) = 2.22×103 d . p . m .
1 picoCurie (pCi) =2.22 d . p . m .

Curies 和 Becquerels的換算
1 Ci = 3.7×1010 Bq =37GBq (gigaBq)
1 mCi = 3.7×10 7 Bq =37MBq (megaBq)
1 m Ci = 3.7×10 4 Bq =37kBq (kiloBq)
1 GBq =2.7×10 -4 Ci =27.027mCi(milliCi)
1 MBq =2.7×10 -7 Ci =27.027m Ci(nanoCi)
1 kBq =2.7×10-10 Ci =27.027nCi (nanoCi)