第二章液体闪烁测量技术
液体闪烁测量中的淬灭和淬灭校正

闪烁 谱 仪被 广泛 地应 用 于工业 、农 业 、生物 学 、化 学 、 医学 、 药学 、地 质 、水 文 、考 古 、 环境 等 诸 多方 面 。 液 体 闪烁 谱 仪 的基 本组 成 有 三个 方 面 作 用 : 1 样 . 品在 闪烁 液 中 引起 闪烁 ,把 核放 射 能 转 换 成 光 子 ; 2 . 探测 光 子 的光 电倍增 管和 前置放 大 器 把光信 号转 换成 电
信号 ;3 把 电信 号进 行放 大 ,分 析,记 录 。 由于 闪烁 液 .
、
淬 灭 的种 类
1 相 淬灭 :荧 光 产 生前 的淬 灭 主 要 是相 淬 灭 。它 .
主要 发 生在 非均 相测 量 ,这 时样 品或 沉积 在支 持 物 、或
分布 于微 小的水 相珠 体 内 , 1 子在 与 闪烁液 接 触前 必 3 粒 须先 通 过各种 吸 收物 质 ,使 能量 减弱 , 降低 了 B 子产 粒 生 荧 光 的能 力 ,造 成 计 数 效率 降低 。 2 电 离淬 灭 :荧 光量 子 产 额 与 荷 电粒 子 的 电荷和 .
能量 有关 ,即 同其 电离 的能力 有 关 ,这一 因素就 是 电离
是液 体 ,放射 性样 品 溶解 ,分 散或 悬浮 于 闪烁液 中 与闪
烁液 紧 密接 触几 何 条件 接近 4J I,没 有样 品 I 收 、散 h吸
射及 几何 条件 的影 响 , 因此测量 精 度和 测量 效率 大大 提 高 。它 以成 为测 量。 “ 等 软 1 线 最灵 敏和 最 常用 的 H C 3 射
子 ,第 一 闪烁 剂 分子 退激 发光 , 如果 使用 第二 闪烁 剂 ,
收 , 吸收 的多 少取 决于 介 质的性 质和 光 的波 长 。在 闪烁 液 中 ,红色 和 黄色物 质对 荧 光吸 收严 重 ,兰 色物 质吸 收 很 小 。荧 光被有 色物 质 吸收 的现 象在 液 闪测 量 中被称 为
液体闪烁计数仪技巧-Perkinelmer-天池凯源

液闪解决方案 来自珀金埃尔默的液体闪烁计数仪技巧
简介
随着核工业全方位的发展,它可能带来的环境污染日益成 为令人担忧的问题,这使人们越来越关注环境中放射性同 位素的定量分析。目前存在于环境中的放射性核素存在多 种来源,例如核武器试验留下的辐射尘,以及核工业和 非核工业排放的废料。除了核装置直接释放出的某些放射 性核素外,自然来源和核设施产生的辐射尘是陆地生态系 统中放射性物质的主要来源。20 世纪 50 年代末和 60 年 代初,在地面核武器试验最频繁的时期内以及紧跟该段时 期之后,科研人员进行了大量研究,以确定辐射尘放射性 核素在空气、降水、农作物、动物体内和土壤中的分布及 移动。就在这段时期前后,核能工业得到了发展,随之的 结果是,环境中放射性物质的多样性和含量也有所提高。 目前,来自核工业的绝大部分高浓度废料都被存放在被定 级为物理环境稳定的地点(例如,深地质层),留在以后 进行最终处理。但是,由于许多核设施位于沿海地区, 因此,会有大量低浓度的放射性废料被排放到海洋中。
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解离量
15 ml 15-20 ml 15 ml 15 ml 20 ml 3+20 ml
20 ml
15 ml 10 ml 15 ml 10 ml 10 ml 25 ml
第二章液体闪烁测量技术

第三章液体闪烁测量技术第一节液体闪烁计数的原理一、液体闪烁测量的特点液体闪烁(液闪)测量(liquid scintillating counting)是借助闪烁液作为射线能量传递的媒介来进行的一种放射性测量技术。
它的技术特点是将待测样品完全溶解或均匀分散在液态闪烁体之中,或悬浮于闪烁液内,或将样品吸附在固体支持物上并浸没于闪烁液中,与闪烁液密切接触;因此射线在样品中的自吸收很少,也不存在探测器壁、窗和空气的吸收等问题,几何条件接近4π。
所以,液闪测量对低能量、射程短的射线具有较高的探测效率,尤其是对样品中的3H和14C探测效率显著提高。
目前商品供应的液体闪烁计数仪对3H的计数效率可达50%~60%,对14C及其他能量较高的β-射线可高达90%以上。
由于β-射线的电离密度大、在闪烁液中的射程短,绝大部分β-粒子的能量在闪烁液中被吸收,又因为闪烁过程中产生的光子数与β-射线的能量成正比,因而液体闪烁法也可用于β-谱测定。
液闪技术还可用于探测α射线、β+射线、低能γ射线,液闪仪也可用于契伦科夫(Cerenkov)辐射、生物发光和化学发光等方面的测量。
液闪测量技术在示踪研究领域中,特别在医学生物学领域已成为最常用的技术之一。
二、液体闪烁测量的原理液闪测量是对分散在闪烁液中的放射性样品进行直接计数,样品所发射的β-粒子的能量绝大部分先被溶剂吸收,引起溶剂分子电离和激发。
大部分受激发分子(约90%)不参与闪烁过程,以热能的形式失去能量;其中部分激发的溶剂分子处于高能态,当其迅速地退激时,便将能量传递给周围的闪烁剂分子[第一闪烁剂(primary scintillator)),使之受激发。
受激发的高能态闪烁剂分子退激复原时,能量发生转移,在瞬间发射出光子。
当光子的光谱与液体闪烁计数器的光电倍增管阴极的响应光谱相匹配时,便通过光收集系统到达光电倍增管的阴极,转换成光电子,在光电倍增管内部电场作用下,形成次级电子,并被逐级倍增放大,阳极收集这些次级电子后,便产生脉冲。
第二章.放射性测量讲解

1)固相测量 用玻璃纤维滤片或纤维素脂滤膜收集 细胞或其碎片等等,含0.4%PPO的甲苯 闪烁液1~3ml。 2)乳状液测量 适用于低水平大体积的水溶性样品, 常用乳化剂如Triton X-100,制成透明或 半透明状。
(二)样品制备: 将样品制备成适合放射性测量的形 式。常用的方法有淋洗法、提取法、分 离法、酸性消化法、碱溶解法和燃烧法 (使样品氧化或燃烧,无化学发光和明 显的淬灭)等。
3、计算机系统、辅助结构和电源
计算机系统的主要作用是适时采集数据 和处理数据、分析数据、显示数据并对 仪器进行自动控制。
由于仪器使用的目的、运行的方 式不同而具有不同的辅助结构,比如 全自动γ 计数器的自动换样装置。 放射性测量仪器的电源分为两类,一 类是直流高压电源,对于闪烁探测器, 主要用于光电倍增管各极分压供电; 一类是低压电源,主要供电子学线路、 计算机、辅助设备运行使用。
(二)淬灭校正的方法 产生淬灭的原因很多,导致不同 样品的探测效率不一致。需作淬灭校 正才能相互比较计数率。淬灭校正就 是要求出每一样品的实际探测效率, 再将其计数率cpm换算成衰变率dpm, 从而将淬灭程度不同的因素消除掉。 常用的方法有:内标准源法 、样品 道比法 、外标准道比法 、H数法等。
2 、样品体积;样品体积增加,漏计 角增大,自吸收也增大,计数效率下 降。因此,测量时需严格使样品体积 一致。 3 、射线的能量;一般来说能量越高 ,穿透力越强,与闪烁体作用产生光 子的几率越低,因此计数率也越低。
4、仪器分辨时间;测量仪能分别记 录两个相邻脉冲之间的最短时间叫做 分辨时间,若输入的脉冲信号间期小 于该分辨时间,仪器来不及反应而漏 计。漏计在测量较高放射性活度时的 几率更大。因此,高活度样品测量, 宜先取出部分稀释后再测,所得结果 需经过体积校正,换算为原始样品的 计数率。一般井型计数器不宜测量超 过5000cps的样品。
液体闪烁计数

液体闪烁计数(Liquifd scintillation counting)液体闪烁计数所用的闪烁体是液态,即将闪烁体溶解在适当的溶液中,配制成为闪烁液,并将待测放射性物质放在闪烁液中进行测量。
应用液体闪烁计数可达到4π立体角的优越几何测量条件,而且源的自吸收也可以忽略,对于能量低,射程短、易被空气和其它物质吸收的α射线和低能β射线(如3H和14C),有较高的探测效率,液体闪烁计数器是α射线和低能β射线的首选测量仪器。
1.探测机理闪烁液产生光子的过程是,从放射源发出的射线能理,首先被溶剂分子吸收,使溶剂分子激发。
这种激发能量在溶剂内传播时,即传递给闪烁体(溶质),引起闪烁体分子的激发,当闪烁体分子回到基态时就发射出光子,该光子透过透明的闪闪烁液及样品的瓶壁,被光电倍增管的光阴极接收,继而产生光电子并通过光电倍增管的倍增管的位增极放大,然后被阳极接收形成电脉冲,完成了放射能→光能→电能的转换。
2.闪烁液液体闪烁计数系统作用的闪烁溶液,是指闪烁瓶中除放射性被测样品之外的其它组分,主要是有机溶剂和溶质(闪烁体),有时为了样品的制备或提高计数效率的需要,还加入其它添加剂。
⑴溶剂:从β源放射β射线到发射能被肖阴极接收的光妇的这一系列能量转移环节中,能量转移效率是很低的,只有少部分放射能量被利用来发射光子,其中放射源与溶剂之间,能量转移效率大约为5 ̄10%。
对溶剂的选择,主要视其对闪烁体的溶介度和将放射能转移给闪烁体的效率而定。
如果以一定浓度的闪烁体在甲苯溶液中产生的脉冲高度为100%,那么,凡能产生80%以上的脉冲高度的都定为溶剂,能使脉冲高度随其浓度上升而逐渐减小的称为稀释液,而在浓度很低时就能引起脉冲高度显著下降的叫淬灭剂。
在液体闪烁计数系统中,一个好的溶剂应满足下列条件:①对闪烁体的溶介度高;②对放射源的转移效率高;③对闪烁发射的光子透明度高;④在无论有无助溶剂的帮助下都可以溶介放射性样品;⑤在计数器的工作温度下来结冰;⑥能够形成均相的测量溶液。
放射性活度计量检定(6)液体闪烁计数器扩展

放射性活度计量检定6-液体闪烁计数器扩展1.放射性核素的吸附,沉淀的消除液闪测量的特点是闪烁液与样品互溶,探测角度为4 π立体角但如果放射性核素吸附在闪烁杯的表面上时,则只有2 π立体角,放射性核素与闪烁液混合不均匀形成沉淀也会导致立体角的损失及存在自吸收,从而直接影响测量结果.因此,必须严格控制使其不发生吸附于沉淀。
关于沉淀的问题,放射性溶液在一定条件下能维持其水溶液的稳定性(如果保持一定的酸度,加入适量的稳定剂)1.放射性核素的吸附,沉淀的消除实验证明这样的溶液在有机溶剂中按一定的配比可成真溶液,并且也是稳定的。
最重要的是放射性核素在闪烁杯表面上的吸附,从而造成边界效应使辐射剂量失去4 π角度,谱形发生畸变,降低了计数率。
不同的核素,由于其化学性质不同,被吸附的情况也不同,因此必须分别对不同核素加以处理。
1.放射性核素的吸附,沉淀的消除为避免吸附发生,可采用以下几种方法:1)加入适量载体和酸;2)闪烁杯经予饱和处理;3)闪烁杯硅化处理;4)采用套杯测量方法或选用补具有吸附能力的塑料闪烁杯5)样品中加入表面活性物质,以减少吸附。
14Πβ-γ符合测量方法4ΠX-γ符合测量方法1.1符合法符合事件是指两个或两个以上同时发生的事件。
例如,一个原子核衰变时接连放射出β射线和γ射线,则β和γ便是一对符合事件;又如一个宇宙射线先后穿过三个探测器,则三个探测器的三个输出脉冲是一个粒子先后三次作用过程产生的,也可以认为是同时的亦是一个符合事件。
1.2 4ΠX-γ符合活度测量标准装置1.3 4Πβ-γ符合活度测量原理-核参数法设N β、N γ和N c 分别为β道、γ道和符合道的计数率, εβ、εγ分别为β道、γ道的探测效率, N 0为待测放射源的活度, 有:N β= N 0εβ(1)N γ= N 0εγ(2) N c = N 0εβεγ(3)4π探测器对放射源的各点探测效率近似相等,当忽略本底、死时间和分辨时间等修正时,由(1)、(2)、(3)式可得:N 0= N βN γ/N c (4)当考虑死时间、本底等修正后得到:上式通常称为核参数法。
一种提高液体闪烁绝对测量探测效率的方法

一种提高液体闪烁绝对测量探测效率的方法
王载勇
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2006(026)002
【摘要】介绍了如何提高3H、14C样品的探测效率,进行了计量技术的研究.使用4πβ(LS)活度国家基准刻度3H、14C溶液的放射性活度.
【总页数】2页(P144-145)
【作者】王载勇
【作者单位】中国计量科学研究院,北京,100013
【正文语种】中文
【中图分类】TL812.2
【相关文献】
1.提高Y01型γ闪烁探测器探测效率和测量精度的研究 [J], 杨其京
2.ST—451液体闪烁体中子探测器效率的测量 [J], 张坤;曹建华
3.液体闪烁能谱仪测量氚的效率刻度方法研究 [J], 翟秀芳;王耀芹;李伟平;梁威;徐辉;张瑞荣
4.用液体闪烁计数法绝对测量3H和14C比活度 [J], 翟盛庭
5.用于微中子震荡实验的液体闪烁探测器的探测效率研究 [J], 毛泽普;仲国
庆;Leung R;邓炳坤
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液体闪烁计数系统

闪烁体
• 在液体闪烁计数系统中,闪烁体又称荧光 体,是闪烁液的溶质,它的种类很多,根 据其荧光特性及作用,可分为两类,即第 一闪烁体和第二闪烁体。
• 2,5-二苯恶唑(PPO)是目前普遍使用的闪烁体,能很好 地溶解在常用的溶剂中,在含水的情况下也是如此,在甲 苯中的溶解度达200g/L以上。它的化学性质稳定,价格 也较便宜。
测量数据结果
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氧淬灭
• 是闪烁液中溶解氧所引起的计数效率降低。 • 放置一定时间(1h),又可恢复原来的平衡状态。
浓度淬灭
• 是指闪烁液中闪烁剂达到一定浓度后进一步提高 闪烁剂浓度时,计数效率不但不增加,反而逐渐 减少
• 另一方面,当闪烁液中加入试样或增溶剂后,闪 烁剂的浓度低于最佳浓度时使计数效率下降。前 者称浓度淬灭,后者又称稀释淬灭。
6、光致发光(磷光)
7、静电(塑料瓶)
淬灭因素
产生淬灭的几个途径
• 1.样品可以吸收它本身的一部份辐射,或吸收闪烁体发出 的光。 • 2.溶剂不能有效的把能量传递给闪烁体 • 3.闪烁体吸收一些它本身发出的荧光 • 4.闪烁溶液中各成分的化学相互作用使光输出减少。
1、光子淬灭(又称相淬灭)
• 是在非均相测量(如颗粒悬浮法或固体支持法 测量)的情况下,试样中的β射线由于试样颗 粒或固体支持物(如滤纸、滤膜和凝胶等)的吸 收而降低了产生光子的能力,从而导致计数效 率降低,在均相测量的情况下不存在这种淬灭。
2、化学淬灭(又称杂质淬灭)
• 是由于闪烁液中存在的杂质能吸收溶剂的激发能 与闪烁剂相竞争而阻碍向闪烁剂分子的转移,从 而导致光子产额减少,计数效率降低,它是发生 在溶剂分子激发能转移到闪烁剂分子和放出光子 的过程中产生的淬灭作用。
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第三章液体闪烁测量技术第一节液体闪烁计数的原理一、液体闪烁测量的特点液体闪烁(液闪)测量(liquid scintillating counting)是借助闪烁液作为射线能量传递的媒介来进行的一种放射性测量技术。
它的技术特点是将待测样品完全溶解或均匀分散在液态闪烁体之中,或悬浮于闪烁液内,或将样品吸附在固体支持物上并浸没于闪烁液中,与闪烁液密切接触;因此射线在样品中的自吸收很少,也不存在探测器壁、窗和空气的吸收等问题,几何条件接近4π。
所以,液闪测量对低能量、射程短的射线具有较高的探测效率,尤其是对样品中的3H和14C探测效率显著提高。
目前商品供应的液体闪烁计数仪对3H的计数效率可达50%~60%,对14C及其他能量较高的β-射线可高达90%以上。
由于β-射线的电离密度大、在闪烁液中的射程短,绝大部分β-粒子的能量在闪烁液中被吸收,又因为闪烁过程中产生的光子数与β-射线的能量成正比,因而液体闪烁法也可用于β-谱测定。
液闪技术还可用于探测α射线、β+射线、低能γ射线,液闪仪也可用于契伦科夫(Cerenkov)辐射、生物发光和化学发光等方面的测量。
液闪测量技术在示踪研究领域中,特别在医学生物学领域已成为最常用的技术之一。
二、液体闪烁测量的原理液闪测量是对分散在闪烁液中的放射性样品进行直接计数,样品所发射的β-粒子的能量绝大部分先被溶剂吸收,引起溶剂分子电离和激发。
大部分受激发分子(约90%)不参与闪烁过程,以热能的形式失去能量;其中部分激发的溶剂分子处于高能态,当其迅速地退激时,便将能量传递给周围的闪烁剂分子[第一闪烁剂(primary scintillator)),使之受激发。
受激发的高能态闪烁剂分子退激复原时,能量发生转移,在瞬间发射出光子。
当光子的光谱与液体闪烁计数器的光电倍增管阴极的响应光谱相匹配时,便通过光收集系统到达光电倍增管的阴极,转换成光电子,在光电倍增管内部电场作用下,形成次级电子,并被逐级倍增放大,阳极收集这些次级电子后,便产生脉冲。
再利用放大器、脉冲幅度分析器和定标器组成的电子线路,得到脉冲幅度谱,即β-能谱,最后被记录下来(见图3-1)。
整个闪烁过程发生在闪烁杯内,是通过射线、溶剂与闪烁剂作用完成的。
闪烁液中溶剂分子占99%以上,闪烁剂分子的浓度一般在1%以下。
由于各种第一闪烁剂分子固有的发光光谱各不相同,为了与光电倍增管的光电阴极响应光谱相匹配,通常需加入第二闪烁剂(secondary scintillator),以达到光谱匹配的目的。
图3-1液体闪烁过程的机制示意图(S*:激发的溶剂分子;F*:激发的闪烁剂分子;A:外分子;B:光电子;Q:热能;h :荧光分子;能量转换)三、常用液体闪烁计数器的类型(一) 单管液体闪烁计数器这类液体闪烁计数器是由单个光电倍增管构成的,是最早应用的一类液体闪烁计数器。
由于光电倍增管的热噪声及样品受光照射后发出的磷光等因素影响,使得其本底计数增高(103以上)。
热噪声信号的堆积幅度可与实际测量的信号幅度接近,这时需冷却以降低热噪声。
所以,在应用时受到一定限制。
(二)双管液体闪烁计数器现代液体闪烁计数器多为双管符合型的装置。
探测系统中有两个光电倍增管,只有在符合电路分辨时间内,同时接收到的信号才能被记录下来,从而使本底计数率大大降低。
因仪器增加了分析系统(放大器、分析器和定标器),可同时测量样品中两种或两种以上的放射性核素,或对样品进行淬灭校正。
特别是微机引入之后,除保留原有的仪器功能外,还向多用途、多功能方向发展。
第二节闪烁液闪烁液是产生闪烁过程的基础和能量转换的场所,是由一种或多种溶剂、闪烁剂和添加剂等成分组合而成的混合液体。
一、溶剂溶剂是溶解闪烁剂和样品的介质,也是初始能量的吸收剂和转化剂,它能接受辐射能,初始激发发生在其分子中,并能有效地将辐射能转移给闪烁剂。
按照溶剂的相对数量,和在闪烁过程中所起的作用,常分为第一溶剂和第二溶剂。
(一)第一溶剂第一溶剂(primary solvent)是初始能量的吸收剂和转化剂。
在电离辐射作用下,其分子被激发转变为初始激发分子,退激发时,将能量传递给第二溶剂或闪烁剂分子。
常用的第一溶剂为烷基苯, 如甲苯、二甲苯、对二甲苯、异丙基二联苯和1,2,4-三甲苯。
后三种溶剂的效率比前两种高,但由于价格昂贵,其应用不如前两种广泛。
烷基苯类的最大缺点是不能与水互溶,对多数生物样品的溶解能力差,但仍是目前最常用的溶剂之一。
常用的另一类第一溶剂是脂肪族醚类溶剂,它对极性化合物溶解力低,能量传递效率不高。
对于含水量较多的生物样品,1,4-二氧六环是首选,它能容纳大量的水,本身又是很多极性化合物的良好溶剂。
其缺点是:有时含有氧化物等杂质,化学发光严重。
腈类化合物中的苯腈传递能量效率相当高,其淬灭耐受性较好,是一性质较好的第一溶剂,但毒性大,价格高,不宜常规使用。
因对不少金属盐有较强的溶解能力,可在特殊实验中选用。
绝大多数极性溶剂(如乙醇、乙二醇、二甲醛等)的能量传递效率低,不能作为闪烁液的主要溶剂,但对不少极性化合物有较强的溶解能力,并能促进水与二甲苯等非极性溶剂互溶。
因此这类溶剂常被用作助溶剂。
(二) 第二溶剂(secondary solvent)为提高探测效率,有时在第一溶剂中加入第二溶剂,它的作用是吸收第一溶剂的能量,并将能量有效地传递给闪烁剂。
如在效率低的溶剂或淬灭严重的样品中加入适量的萘,能显著地提高探测效率。
一般认为萘是能量的中间传递者,所以称为第二溶剂。
萘的使用浓度为60~150g/L,浓度过高时加入水溶性样品后会析出萘结晶,影响实验的稳定性和探测效率。
各类溶剂性能不同(表3-1),选择溶剂时主要依据能量传递效率,其次要考虑对样品的溶解能力、溶剂的冰点、纯度以及对荧光的透明度。
一般来说,人们把甲苯和二甲苯作为脂溶性或固相样品的溶剂,二氧六环作为水溶性样品的溶剂。
表3-l 闪烁液常用的溶剂性能比较溶剂14C相对计数率3H相对计数率冰点(0C)甲苯 1.00 1.00 —95对二甲苯— 1.12 +12二甲苯0.97 1.00 ≤201,2,4-三甲苯— 1.00 —61苯甲醚 1.00 ——371,4-二氧六环0.70 0.34 +12乙本醇二甲醚0.60 0.04 —71苯腈0.98 0.76 —13(三)溶剂的纯度及配伍溶剂的纯度通常是很重要的,纯度越高,计数率越高。
当有少量的某种化合物存在于溶剂时,几乎能使溶液的闪烁率下降到零。
溶剂纯化的目的是将能产生淬灭作用的杂质去除,以提高计数效率;同时可以去除其中的化学发光物质,以提高计数的准确率。
通常溶剂要求达到AR级或最少CP级。
闪烁液配制时要注意配伍禁忌。
为了提高测量效率,第一溶剂常与助溶剂萘配伍使用。
若配伍不当便出现相反结果。
如萘与TP合用时溶于二甲苯中,则不但不提高计数效率,反而使计数率显著下降。
萘和TP合用于二氧六环中虽能提高效率,但远不如与PPO合用效果好。
过氯酸加入到含POPOP或bis-MSB的闪烁液中,会出现黄色,效率明显降低。
二、闪烁剂闪烁剂(scintillator)为闪烁液中的发光物质,是闪烁液的重要组成成分,也是光子的有效来源。
所以,对闪烁剂的要求,主要是探测效率高,淬灭耐受性好,在溶剂中有一定的溶解度,化学性质稳定,发射光谱与光电倍增管的响应光谱相匹配。
具备上述特点的闪烁剂可以单独使用。
常用的闪烁剂是由苯基、萘基、恶唑、联二苯基、苯恶唑和l,3,4-恶二唑等基本结构与一些辅助基团组成的。
(一)第一闪烁剂(primary scintillator)第一闪烁剂的作用是吸收退激溶剂分子发出的能量,使自身被激发,并在退激时发射出光子。
对它的要求是发光效率高,淬灭耐受性好,发光衰减时间短,发射光谱要与光电倍增管的光谱相匹配。
常用的第一闪烁剂的性能见表3-2。
表3-2 常用第一闪烁剂性能比较名称(略写) 发射光谱值(nm)甲苯中的溶解度(g/L, 20 C)甲苯中的最佳浓度(无淬灭)相对发光效率淬灭耐受性TP 350 8.6 7.3 1.30 最差PPO 376 414 4~8 1.00 略优于TPPBD 386 21 8~10 1.28 最好b-PBD 380 119 6~12 1.23 略低于PBD BBOT 446 58.8 7 0.71 低于PPO因为第一闪烁剂主要是从与其相接触的退激溶剂分子那里获得能量,它的浓度能影响探测效率,从图3-2可以看出,当其浓度增加到一定值时,计数率不会再增加,曲线变得平坦,此段浓度称为最佳浓度段。
当浓度继续增加时,发生自淬灭而导致计数效率下降。
不同的闪烁剂应该有其最佳使用浓度。
大多数闪烁剂在最佳的浓度范围(7~10 g/L)内,能量传递效率接近100%。
但是在使用时闪烁剂的浓度必须通过预实验具体选定,因为溶剂不同或有淬灭剂存在时,最佳浓度会发生变化。
图3-2 探测效率与闪烁剂浓度的关系在选择第一闪烁剂的浓度时应注意以下几点:(1)第一闪烁剂的溶解度;(2)闪烁剂分子间的相互作用;(3)闪烁剂的自吸收作用;(4)闪烁剂与淬灭物争夺能量的本领,或者各种闪烁剂对淬灭剂的耐受能力(如PBD>b-PBD>PPO>TP)。
(二)第二闪烁剂液体闪烁过程的最终阶段是改变所产生的光谱波长,使之与所用的光电倍增管的光阴极波长相匹配。
当两者不相匹配时,就需要加入少量的第二闪烁剂。
第二闪烁剂是与第一闪烁剂相类似的、能发射荧光的芳香族物质(表3-3)。
通常的用量约为第一闪烁剂的1/10~l /50。
通过非辐射性的能量转移接受第一闪烁剂的激发态的能量,使自身的电子受激发,随后发射出光子。
其光谱取决于第二闪烁剂分子的性质。
这种能量转移的效率通常是很高的,但发射的光子的能量分布却向低能带移动,即向长波方向移动。
因加入第二闪烁剂之后,能引起波长分布移位,所以,第二闪烁剂又称为移波剂(wavelength shifter)。
第二闪烁剂的第二个用处是在某些情况下可提高到达光电倍增管的光子数。
表3-3 一些常用第二闪烁剂的特性名称(略写)甲苯中溶解度(g/L) 一般使用浓度(g/L)发射光谱峰值nm 0°C 20°CPOPOP 1.5 2.2 0.1~0.6 415 DM-POPOP 2.0 3.9 0.1~0.6 430 NPO 50 108 0.5~0.1 400~430 PBBO — 4.2 0.5 396 Bis-MSB ——0.5~1.5 416工作中使用第二闪烁剂,能增加闪烁液的透光度,减少对波长短的光子的吸收,并能提高闪烁液对化学淬灭的耐受性。
但使用装备双碱型光电倍增管的现代液体闪烁计数器时,除TP 外,一般用PPO和b-PBD时都不需要用第二闪烁剂。
在某些情况下,如采用大体积闪烁液测量,或当某些溶剂或玻璃材料对第一闪烁剂发出的紫外线有明显的吸收作用,或者样品有严重的化学淬灭时,仍需要用第二闪烁剂。