Compteur à scintillation liquide

Les échantillons sont dissous ou mis en suspension dans un « cocktail » contenant un solvant (historiquement des organiques aromatiques comme le xylène ou le toluène, mais plus récemment des solvants moins dangereux sont utilisés), généralement une forme de tensioactif, et de petites quantités d’autres additifs connus sous le nom de « fluors » ou scintillateurs. Les scintillateurs peuvent être divisés en phosphores primaires et secondaires, différant par leurs propriétés de luminescence.

Les particules bêta émises par l’échantillon isotopique transfèrent de l’énergie aux molécules de solvant : le nuage π du cycle aromatique absorbe l’énergie de la particule émise. Les molécules de solvant énergisées transfèrent généralement l’énergie capturée dans les deux sens avec d’autres molécules de solvant jusqu’à ce que l’énergie soit finalement transférée à un scintillateur primaire. Le scintillateur primaire émet des photons suite à l’absorption de l’énergie transférée. Comme cette émission de lumière peut être à une longueur d’onde qui ne permet pas une détection efficace, de nombreux cocktails contiennent des phosphores secondaires qui absorbent l’énergie de fluorescence du phosphore primaire et réémettent à une longueur d’onde plus grande.

Les échantillons radioactifs et le cocktail sont placés dans de petits flacons transparents ou translucides (souvent en verre ou en plastique) qui sont chargés dans un instrument appelé compteur à scintillation liquide. Les appareils plus récents peuvent utiliser des plaques à 96 puits avec des filtres individuels dans chaque puits. De nombreux compteurs sont équipés de deux tubes photomultiplicateurs reliés par un circuit de coïncidence. Le circuit de coïncidence assure que les impulsions lumineuses authentiques, qui atteignent les deux tubes photomultiplicateurs, sont comptées, tandis que les impulsions parasites (dues au bruit de ligne, par exemple), qui n’affecteraient qu’un seul des tubes, sont ignorées.

Les efficacités de comptage dans des conditions idéales vont d’environ 30% pour le tritium (un émetteur bêta de faible énergie) à près de 100% pour le phosphore-32, un émetteur bêta de haute énergie. Certains composés chimiques (notamment les composés chlorés) et les échantillons très colorés peuvent interférer avec le processus de comptage. Cette interférence, connue sous le nom de « quenching », peut être surmontée par la correction des données ou par une préparation minutieuse de l’échantillon.

Les émetteurs bêta de haute énergie, comme le phosphore-32, peuvent également être comptés dans un compteur à scintillation sans le cocktail, en utilisant à la place une solution aqueuse. Cette technique, connue sous le nom de comptage Cherenkov, repose sur la détection directe du rayonnement Cherenkov par les tubes photomultiplicateurs. Dans ce contexte expérimental, le comptage Cherenkov est normalement utilisé pour des mesures rapides et grossières, car la géométrie de l’échantillon peut créer des variations dans le résultat.