同位素專題三 | 檢測放射性同位素活度的方法

　　常用放射性同位素活度檢測的儀器介紹

　　放射性同位素，也叫不穩定核素，是相對于穩定核素來說的。它是指不穩定的原子核，能自發地放出射線（如α射線、β射線等），通過衰變形成穩定的核素，衰變時放出的能量稱為衰變能。

　　原子核發生α衰變或β衰變時所形成的子核往往處于激發態能級。激發態是不穩定的，通過放射γ射線（也叫γ光子）退激或級聯退激到基態，原子核由高能態自發地向低能態躍遷，叫做γ躍遷，也叫γ衰變。

　　常用于實驗室中檢測放射性物質活度儀器有活度計、γ計數器、閃爍計數器和動態在線放射性檢測器。

　　一、活度計

　　1.活度計原理

　　活度計采用高壓密封井型電離室作為探測器，利用精密微電流測量系統進行電離電流的測量。

　　2.活度計的使用

　　活度計可以較程的檢測80多種標定過的核素，檢測范圍0.1μCi-6Ci左右，小于10μCi時檢測結果僅供參考，檢測單位可以在Ci和Bq之間切換。儀器自帶衰減校正功能，可以計算出檢測樣品在任意時間的放射性活度。使用方法較為簡單，先選定核素種類，將活度計清零（本底校正），然后將待測樣品放入活度計，待活度計顯示器的示值穩定3秒后，再進行讀數即可。

　　CRC-55TR活度計

　　二、γ計數器

　　1.γ計數器原理

　　不同的放射性核素衰變時所釋放出的γ射線能量不一樣，因此可以通過測定不同能量范圍的γ射線來對不同的放射性核素進行定量檢測。首先儀器的碘化鈉晶體將放射性衰變能轉化為光子，其強度與放射性衰變能量成正比，然

　　2.核素的能量和能窗設置

　　放射性核素在衰變時所釋放出的γ射線能量并不是單一的，如18F，在衰變時所釋放的低的γ射線能量不到1keV，的γ射線能量超過800keV，但是如果在進行γ計數檢測時，選取的能量窗范圍太大，會導致結果不太，因此我們在設置能量范圍時，應當選取能囊括該核素大部分γ射線的能量范圍，如125I核素，超過97%的γ射線能量在15-85keV之間，所以在檢測125I核素樣品時設置能窗范圍為15-85keV即可有效的檢測出樣品的125I放射性活度。

　　3.γ計數器的效率

　　由于能窗范圍的設置和儀器檢測過程中的損失，儀器無法的接收到所有的γ射線，因此儀器的終結果CPM（每分鐘計數值）通常小于核素的DPM（每分鐘衰變數），CPM與DPM的比值則為該儀器的效率，可以通過測量核素已知濃度的標準品來測定γ計數器對該核素的檢測效率，DPM值可以通過使用檢定過的活度計進行測量，再將樣品稀釋后用γ計數器檢測CPM值。

　　4.γ計數器樣品檢測

　　γ計數器在檢測樣品時操作較為簡單，將待測樣品加入放免管中，樣品體積一般不超過1mL，然后將放免管放到儀器樣品架上，運行儀器軟件即可完成檢測。多探頭γ計數器檢測效率快，可同時檢測多個樣品，適用于低能核素如125I、103Pd等，但是在測量高能核素如89Zr、59Fe時，樣品在檢測時探頭間串擾比較嚴重，對結果影響較大，此時只能使用單一探頭進行檢測，且測量時γ計數器上只有一個樣品，其余樣品放置到以鉛塊屏蔽的區域，減少其它樣品對正在檢測的樣品結果產生影響，檢測結果的。

　　WIZARD23470γ計數器

　　三、閃爍計數器

　　1.閃爍計數器的原理

　　放射性核素衰變發出的射線能量被閃爍液中的溶劑分子吸收，使溶劑分子激發，這種激發能量在溶劑內傳播時傳遞給溶質（閃爍體），引起閃爍體分子的激發，當閃爍體分子回到基態時就發射出光子，產生的光子數與能量成正比。該光子透過透明的閃爍液及樣品瓶的瓶壁，被光電倍增管的光陰極接收，繼而產生光電子并通過光電倍增管的倍增極放大，然后被陽極接收形成電脈沖，完成了放射能→光能→電能的裝換。

　　對于能量低、射程短、易被吸收的α射線和低能β射線有較高的探測效率，在實驗室中常用于3H、14C核素樣品的檢測，本底計數小，分辨率高，可進行低本底測量。

　　2.閃爍計數器的效率

　　放射能量在測量瓶內的傳遞和轉換過程并非100%，每一環節都存在能量的散失，使得放射能減少，甚發生能量傳遞的中斷，導致測量效率下降，這種現象稱為閃爍計數的淬滅。產生淬滅的因素有樣品本身吸收了部分輻射或吸收閃爍體發出的光，溶劑向閃爍體傳遞能量時的損失，閃爍體自身吸收一部分熒光，還有閃爍液中各成分的化學相互作用使得光輸出減少。

　　由于淬滅的存在，導致閃爍計數器在檢測樣品時，檢測效率是動態變化的，通過淬滅校正才能得到樣品的DPM值。通常使用的淬滅校正方法為外標準轉換譜指數法（tSIE），通過制作淬滅曲線來對不同淬滅程度的樣品進行檢測效率的校正。配制6-10個DPM相同但是淬滅程度不同的樣品，用儀器的QuenchStandards(淬滅標準曲線)測定功能按照淬滅程度由低到高或由高到低進行檢測，測量完成后儀器自動生成淬滅曲線。不同的閃爍液有著不同的淬滅曲線，因此在測定樣品時，需選擇正確的淬滅曲線才能得到正確的DPM值。

　　3.閃爍計數器樣品檢測

　　閃爍計數器有液體閃爍計數器和固態閃爍體微孔板計數器，前者可以用來進行的DPM值測量，后者由于儀器內部沒有鋇-133內標源，在檢測DPM值時并不十分，所有通常只用于測量樣品的CPM值。

　　液體閃爍計數器在檢測樣品時要樣品和閃爍液的充分混勻，顏色較深的樣品還需添加脫色劑以降低顏色對樣品檢測的干擾，建立protocol時要選擇制備樣品所使用的閃爍液對應的淬滅曲線，檢測時間一般設置為2-5min，以確保在低活度樣品測量時能夠得到較為的結果。部分樣品的淬滅程度過高或過低（tSIE值過大或過小），會超出儀器的淬滅曲線，儀器的輸出結果會提示E（error，錯誤），此時需要重新制定更大范圍的淬滅曲線以滿足檢測的需要，也可調節樣品的tSIE值使其能夠囊括在儀器的淬滅曲線范圍內。固態閃爍體微孔板計數器主要用來進行24/96/384孔板樣品的檢測，儀器有多個探頭，可以同時測量多個樣品孔中樣品。樣品加入孔板后需再加入閃爍液（部分規格的孔板自帶固化的閃爍體，無需再手動加入閃爍液），充分混勻后進行檢測，為計數結果的可靠，在配制樣品時，樣品的體積成分和閃爍液的體積需盡量保持一致。

　　MicroBeta22450固態閃爍體微孔板計數器

　　Tri-Carb4910TR液體閃爍計數器

　　四、動態在線放射性檢測器

　　放射性同位素在線檢測器可與HPLC/UPLC連接，通過色譜柱分離，可用于放射性化合物放射化學純度和代謝產物譜研究，根據同位素種類可分為γ放射性同位素在線檢測器和低能β放射性同位素在線檢測器，其中低能β放射性同位素在線檢測器需要與配套的動態閃爍液一起使用。