Flüssigszintillationszählung

Jun 7, 2021
admin
Flüssigszintillationszähler

Proben werden in einem „Cocktail“ gelöst oder suspendiert, der ein Lösungsmittel enthält (historisch gesehen aromatische organische Stoffe wie Xylol oder Toluol, in letzter Zeit werden jedoch auch weniger gefährliche Lösungsmittel verwendet), in der Regel eine Art Tensid und geringe Mengen anderer Zusatzstoffe, die als „Fluore“ oder Szintillatoren bezeichnet werden. Szintillatoren lassen sich in primäre und sekundäre Leuchtstoffe unterteilen, die sich in ihren Lumineszenzeigenschaften unterscheiden.

Die von der Isotopenprobe emittierten Betateilchen übertragen Energie auf die Lösungsmittelmoleküle: Die π-Wolke des aromatischen Rings absorbiert die Energie des emittierten Teilchens. Die angeregten Lösungsmittelmoleküle übertragen die eingefangene Energie in der Regel mit anderen Lösungsmittelmolekülen hin und her, bis die Energie schließlich auf einen primären Szintillator übertragen wird. Der primäre Leuchtstoff emittiert nach der Absorption der übertragenen Energie Photonen. Da diese Lichtemission möglicherweise bei einer Wellenlänge erfolgt, die keinen effizienten Nachweis ermöglicht, enthalten viele Cocktails sekundäre Leuchtstoffe, die die Fluoreszenzenergie des primären Leuchtstoffs absorbieren und bei einer längeren Wellenlänge wieder emittieren.

Die radioaktiven Proben und der Cocktail befinden sich in kleinen durchsichtigen oder durchscheinenden Fläschchen (oft aus Glas oder Kunststoff), die in ein Gerät, einen so genannten Flüssigszintillationszähler, eingesetzt werden. Neuere Geräte können 96-Well-Platten mit einzelnen Filtern in jeder Vertiefung verwenden. Viele Zähler verfügen über zwei Photomultiplier, die in einer Koinzidenzschaltung verbunden sind. Die Koinzidenzschaltung stellt sicher, dass echte Lichtimpulse, die beide Photomultiplier-Röhren erreichen, gezählt werden, während Störimpulse (z. B. aufgrund von Leitungsrauschen), die nur eine der Röhren betreffen würden, ignoriert werden.

Die Zählungseffizienz unter idealen Bedingungen reicht von etwa 30 % für Tritium (ein niederenergetischer Betastrahler) bis zu fast 100 % für Phosphor-32, einen hochenergetischen Betastrahler. Einige chemische Verbindungen (vor allem Chlorverbindungen) und stark gefärbte Proben können den Zählprozess stören. Diese als „Quenching“ bezeichnete Störung kann durch eine Datenkorrektur oder eine sorgfältige Probenvorbereitung überwunden werden.

Hochenergetische Betastrahler wie Phosphor-32 können in einem Szintillationszähler auch ohne den Cocktail gezählt werden, stattdessen wird eine wässrige Lösung verwendet. Diese als Cherenkov-Zählung bezeichnete Technik beruht darauf, dass die Cherenkov-Strahlung direkt von den Photomultipliern erfasst wird. Die Cherenkov-Zählung wird in diesem experimentellen Kontext normalerweise für schnelle, grobe Messungen verwendet, da die Geometrie der Probe Schwankungen in der Leistung verursachen kann.

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