液体闪烁测量技术

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、液体闪烁测量日勺特点

液体闪烁(液闪)测量(1iquidscintillatingcounting)是借助闪烁液作为射

线能量传递H勺媒介来进行日勺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，与闪烁液亲密接触;因此射线在样品中口勺自吸取很少，也不

存在探测器壁、窗和空气的吸取等问题，几何条件靠近4兀。因此，液闪测量对低

能量、射程短及I射线具有较高H勺探测效率，尤其是

3143对样品中的H和C探测效率明显提高。目前商品供应日勺液体闪烁计数仪对

H的计数效率

-14可达50%,60%,对C及其他能量较高的B射线可高达90%以上。

―由于B射线的电离密度大、在闪烁液中口勺射程短，绝大部分B粒子的能量在

闪烁液中

-被吸取，乂由于闪烁过程中产生的光子数与B射线的能量成正比，因而液体

闪烁法也可用

-于B谱测定。

+液闪技术还可用于探测。射线、B射线、低能丫射线，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，尤其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日勺放射性样品进行直接计数，样品所发射的B

粒子啊能量绝大部分先被溶剂吸取，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史在

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

（primaryscintillator））,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I光谱与液体闪烁计数器的光电倍增管

阴极H勺响应光谱相匹配时，便通过光搜集系统抵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，并被逐层倍增放大，阳极搜集

这些次级电子后，便产生脉冲。再运用放大器、脉冲幅度分析器和定标器构成

-的电子线路，得到脉冲幅度谱，即B能谱，最终被记录下来（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毕的。闪烁液中溶剂

分子占99,以上，闪烁剂分子的浓度一般在1,如下。由于多种第一闪烁剂分子固有

H勺发光光谱各不相似，为了与光电倍增管H勺光电阴极响应光谱相匹配，一般需加入

第二闪烁剂（secondaryscinti1lator）,以到达光谱匹配的目的。

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图3-1液体闪烁过程日勺机制示意图

（S*:激发的溶剂分子;F*:激发H勺闪烁剂分子;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

此类液体闪烁计数器是由单个光电倍增管构成小J,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原因影响，使得

其本底计数增高

3（10以上）。热噪声信号口勺堆积幅度可与实际测量的信号幅度靠近，这时需冷

却以减少热噪声。因此，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日勺装置。探测系统中有两个光电倍增管，

只有在符合电路辨别时间内，同步接受到的信号才能被记录下来，从而使本底计数

率大大减少。因仪器增长了分析系统（放大器、分析器和定标器），可同步测量样品

中两种或两种以上H勺放射性核素，或对样品进行淬灭校正。尤其是微机引入之后，

除保留原有日勺仪器功能外，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日勺基础和能量转换日勺场所，是由一种或多种溶剂、闪烁

剂和添加剂等成分组合而成日勺混合液体。

一、溶剂

溶剂是溶解闪烁剂和样品H勺介质，也是初始能量H勺吸取剂和转化剂，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

H勺相对数量，和在闪烁过程中所起日勺作用，常分为第一溶剂和第二溶剂。

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（一）第一溶剂

第一溶剂（primarysolvent）是初始能量的J吸取剂和转化剂。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H勺第一溶剂为烷基苯，如甲苯、二甲苯、对二甲苯、异丙基二联苯和

1,2,4-三甲苯。后三种溶剂日勺效率比前两种高，但由于价格昂贵，其应用不如前

两种广泛。烷基苯类口勺最大缺陷是不能与水互溶，对多数生物样品的溶解能力差，

但仍是目前最常用口勺溶剂之一。

常用的另一类第一溶剂是脂肪族酸类溶剂，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H勺生物样品，1,4-二氧六环是首选，它能容纳大量

的水，自身又是诸多极性化合物H勺良好溶剂。其缺陷是：有时具有氧化物等杂质，

化学发光严重。

庸类化合物中的苯储传递能量效率相称高，其淬灭耐受性很好，是一性质很好

日勺第一溶剂，但毒性大，价格高，不适宜常规使用。因对不少金属盐有较强的溶解

能力，可在特殊试验中选用。

绝大多数极性溶剂（如乙醇、乙二醇、二甲醛等）FI勺能量传递效率低，不能作为

闪烁液的重要溶剂，但对不少极性化合物有较强的溶解能力，并能增进水与二甲苯

等非极性溶剂互溶。因此此类溶剂常被用作助溶剂。

（二）第二溶剂（secondarysolvent）

为提高探测效率，有时在第一溶剂中加入第二溶剂，它时作用是吸取第一溶剂

口勺能量，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H勺蔡，能明显地提高探测效率。一般认为蔡是能量的中间传递者，因此称为

第二溶剂。蔡H勺使用浓度为60,150g,L,浓度过高时加入水溶性样品后会析出蔡结

晶，影响试验日勺稳定性和探测效率。

各类溶剂性能不一样（表3-1）,选择溶剂时重要根据能量传递效率，另一方面

要考虑对样品日勺溶解能力、溶剂日勺冰点、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3T闪烁液常用的溶剂性能比较

1430溶剂C相对计数率H相对计数率冰点(C)甲苯1.001.00—95对二甲

苯一1.12+12二甲苯0.971.00?201,2,4-三甲苯一1.00—61苯甲醛

1.00----371,4-二氧六环0.700.34+12乙本醇二甲醛0.600.04—71苯

睛0.980.76—13

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(三)溶剂出J纯度及配伍

溶剂的纯度一般是很重要H勺，纯度越高，计数率越高。当有少许H勺某种化合物

存在于溶剂时，几乎能,吏溶液H勺闪烁率下降到零。溶剂纯化的目的是将能产生淬灭

作用日勺杂质清除，以提高计数效率；同步可以清除其中的化学发光物质，以提高计

数口勺精确率。一般溶剂规定到达AR级或至少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蔡配

伍使用。若配伍不妥便出现相反成果。如蔡与TP合用时溶于二甲苯中，则不仅不

提高计数效率，反而使计数率明显下降。蔡和TP合用于二氧六环中虽能提高效率,

但远不如与PP0合用效果好。过氯酸加入到含P0P0P或bis-MSB的闪烁液中，会出

现黄色，效率明显减少。

二、闪烁剂

闪烁剂(scintillator)为闪烁液中H勺发光物质，是闪烁液的重要构成成分，也

是光子的有效来源。因此，对闪烁剂的规定，重要是探测效率高，淬灭耐受性好，

在溶剂中有一定H勺溶解度，化学性质稳定，发射光谱与光电倍增管的响应光谱相匹

配。具有上述特点H勺闪烁剂可以单独使用。常用廿勺闪烁剂是由苯基、蔡基、恶噤、

联二苯基、苯恶嘎和1,3,4-恶二噗等基本构造与某些辅助基团构成的。

(一)第一闪烁剂(primaryscinti1lator)

第一闪烁剂的作用是吸取退激溶剂分子发出日勺能量，使自身被激发，并在退激

时发射出光子。对它的规定是发光效率高，淬灭耐受性好，发光衰减时间短，发射

光谱要与光电倍增管FI勺光谱相匹配。常用的第一闪烁剂的性能见表3-2o

表3-2常用第一闪烁剂性能比较

发射光甲苯中H勺最

甲苯中的溶解相对发名称(略写)谱值佳浓度(无淬淬灭耐受性

度(g/L,20C)光效率

(nm)灭)

TP3508.67.31.30最差PP03764144,81.00略优于TPPBD38621

8,101.28最佳b-PBD3801196,121.23略低于PBDBB0T44658.870.71

低于PPO

由于第一闪烁剂重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，当其浓度增长到一定值时，计数率不会再增

长，曲线变得平坦，此段浓度称为最佳浓度段。当浓度继续增长时，发生自淬灭而

导致计数效率下降。不一样日勺闪

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烁剂应当有其最佳使用浓度。大多数闪烁剂在最佳的浓度范围(7,10g,L)内，能量

传递效率靠近100,。不过在使用时闪烁剂口勺浓度必须通过预试验详细选定，由于

溶剂不一样或有淬灭剂存在时，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如下几点：（1）第一闪烁剂日勺溶解度；（2）闪烁

剂分子间口勺互相作用；⑶闪烁剂的自吸取作用；（4）闪烁剂与淬灭物争夺能量的本领,

或者多种闪烁剂对淬灭剂的耐受能力（如PBD,b-PBD,PPO,TP）o

（二）第二闪烁剂

液体闪烁过程H勺最终阶段是变化所产生日勺光谱波长，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，就需要加入少许的第一闪烁剂。第一闪

烁剂是与第一闪烁剂相类似H勺、能发射荧光H勺芳香族物质（表3-3）。一般的用量约

为第一闪烁剂H勺1,10,l,50o通过非辐射性的能量转移接受第一闪烁剂的激发态日勺

能量，使自身日勺电子受激发，随即发射出光子。其光谱取决于第二闪烁剂分子的性

质。这种能量转移口勺效率一般是很高的，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，因此，第二闪

烁剂乂称为移波剂（wavelengthshifter）o第二闪烁剂的第二个用处是在某些状况

下可提高抵达光电倍增管H勺光子数。

表3-3某些常用第二闪烁剂的特性

名称甲苯中溶解度（g/L）一般使用浓度发射光谱

（略写）0?C20?C（g/L）峰值nm

POPOP1.52.20.1,0.6415

DM-POPOP2.03.90.1,0.6430

NPO501080.5,0.1400,430

PBBO—4.20.5396

Bis-MSB----0.5,1.5416

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工作中使用第二闪烁剂，能增长闪烁液的透光度，减少对波长短口勺光子口勺吸取,

并能提高闪烁液对化学淬灭H勺耐受性。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。在某些状

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

外线有明显口勺吸取作用，或者样品有严重的化学淬灭时，仍需要用第二闪烁剂。

三、闪烁液肚I配方

根据需要，溶剂与闪烁剂可以多种方式组合成闪烁液(表3-4)。在实际工作中，

多采用溶于甲苯或一甲苯内日勺PPO-POPOP或Bu-PBD系统。它也是其他特殊闪烁液

H勺基础配方。此外，二氧六环能与水混合，可作水溶性样品的溶剂，以替代甲苯或

二甲苯。因在12?如下发生凝结，不适于低温下测量。贮存时它能产生过氧化物，

会导致强烈日勺淬灭。因此，应用时必须纯化，或加入0.001,二乙基二硫代氨基酸

钠，或丁基氢氧基甲苯;BHT),以防止过氧化物形成。加少许醇类能减少其凝结温

度。目前，也有商品化口勺闪烁液供应，一般与仪器配套，计数效率较高，且无异

味。

在比较不一样的闪烁液体系H勺相对效率时，常月相对脉冲高度(relative

pulsehight,RPH)表达。详细的测定措施是：闪烁液中的闪烁剂处在最佳浓度，溶

剂、放射性核素•、放射性活度和仪器条件完全相似，以既定P、JPPO闪烁液输出脉冲

高度为原则，其他闪烁液与之相比，两者脉冲高度的比值即RPH。RPH受许多原因

H勺影响，如溶剂、闪烁剂、测量系统等。

表3-4常用的几种闪烁液构成

组分配应用方第一闪烁剂第二闪烁剂辅助试剂溶剂(至1L)1PPM5

g)POPOP(0.2g)一甲苯所有脂溶性

或Bu-PBD(10g)或Bis-MSB(0.5g)或二甲苯样品；片膜的I

或BzOB(4g)或DM-P0P0P(lg)固相测量法2PPO(8g)Bis-MSB(1g)乙醇

甲苯3%如下的含

或Bu-PBI)(10g)或DM-POPOP(1g)或乙二醇、乙或二甲苯水样品

酸(300inL)

3PPO(4g)POPOP(0.2g)甲醇(100mL)二氧六环20%以上的含

乙二醇水样品

(20mL)(Bray's法)

蔡(60g)

4PPO(5g)Bis-MSB(0.5g)TritonX-100甲苯10%左右M水

或Bu-PBD(10g)或DM-POPOP(1g)(333mL)或二甲苯样品，调整组

POPOP(0.2g)分比，可用于

20%,40%水

样品

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第三节样品制备措施

理想的、正规H勺测量方式是将样品均匀地溶解于闪烁液中进行测量，可是医学

生物学试验中，除脂类、固醇类或某些脂溶性药物易溶于烽类溶剂外，绝大部分样

品必须预先处理再

314制备成为适合测量的样品。当然，在用H和C标识物作放射性示踪时，

HPLC分离纯化也是常用H勺措施，尤其是研究药代动力学和毒代动力课时，常常将

流动式液体闪烁放射性检测器与HPLC联机，以便精确。

选择样品制备措施时，重要考虑以3个原因：(1)样品日勺理化性质；(2)放射性核

素日勺性质；(3)放射性活度H勺估计水平。对于某些不能直接溶于甲苯溶液的样品，有

3种制备措施。

一、化学提纯法

生物大分子物质如蛋白质、氨基酸、核糖核酸的放射性测量，因它们难以溶解

或有盐类、糖类物质相伴随，可将样品加在玻璃纤维膜上，用冷冻的5,三氯醋酸

或高氯酸洗涤，使蛋白质沉淀在膜上，脱色、干燥后将膜放入闪烁液中进行测量，

或加入适量口勺氢氧化季镂将蛋白质沉淀溶解下来，以提高计数率。此外，对核酸类

还可用对应口勺酶，将大分子降解为短链寡核甘酸和单核件酸，然后用玻璃纤维膜进

行分离;对核酸也可以用十六烷基三甲基钱盐进行选择性沉淀。沉淀物能溶于。-甲

氧基乙醇和甲醇中，用甲苯闪烁液测量。目前用薄层色谱分离措施、聚丙烯酰胺凝

胶电泳技术分离蛋白质和核酸，尔后用固相法测量。

二、消化法

此类措施常用于蛋白质、核酸、组织匀浆、血奘和尿等样品H勺制备。毛发、皮

肤等组织，尤其是含挥发性日勺核素时，也常用消化措施进行组织处理和制备样品。

(一)碱性消化法

常用的碱性消化剂有无机碱和季铁盐两种。

(1)无机碱重要用NaOH或KOH的水溶液或甲醇溶液，使样品水解或溶解。措施

是：

—1100mg新鲜组织加入2mol?LNaOH水溶液1mL,130?下放置0.5,3h,

直至组织完全溶解为止。假如样品量少(,80mg,或是半提纯、易消化的蛋白质和核

酸,用0.2,0.25

—1mol?LNaOH水溶液进行消化即可。

(2)季钱盐季钱是碱性物质，乂是表面活化剂，如海胺X-10(HyamincXT3)。

具

一1有相称强H勺消化能力。详细措施：400mg湿组织加入1.5mol?L海胺甲醇

溶液2mL,50,60?保温1,2h组织可完全溶解。匀浆、血浆、尿和半提纯的核酸

等样品易消化，不必加温，

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消化时间也可缩短。

(-)酸性消化法

用酸性消化液将生物标本制备成测量样品啊措施称为酸性消化法。医学中常

用口勺试剂有甲酸和过氯酸。过氯酸应用范围广，其中HC10-H0酸性消化法操作简

便、效果稳定，422

被称为湿性氧化法(wetoxidation)o措施:向：00mg欲消化的湿组织或0.2

mL血浆中加入60,HC100.2mL和H00.4mL,75?[70,80?)水浴中放置45min,

完全消化溶解422

为无色液体，冷却后加到含乙二醇、乙酸H勺二曰苯-PPO闪烁液体中，可进行均

相测量。此措施常用于啮齿类小动物体内的放射性分析。

碱性消化法容纳组织量大，探测效率比酸性消化法高，但化学发光严重。加

2,3滴15,

1414抗坏血酸或HC1可以校正。有些C标识样品氧化时形成C0,不适宜用湿

性氧化法。无论2

是碱性消化法还是酸性消化法都只能使样品水解，而不能彻底氧化。

三、燃烧法

燃烧法(combustion)又称干性氧化法(dryoxidation),该措施能把生物组织

或有机物尽量地转化为C0和H0,并可使样品中发生淬灭的物质降解。因此，燃烧

法也许是分析22

45组织内总放射性的最佳措施，尤其合用于放射性高日勺样品测量。对于含不挥

发性核素(Ca,899032Sr,Sr,P)的试验动物体内的放射性分析，硬组织骨和牙齿

日勺放射性样品制备，可采用燃烧措施。马福炉将动物尸体或组织灰化后，再用HC1

制备样品。不一样的组织，灰化的温度也不一样。排泄物亦可用灰化措施制备样

品。对于含挥发性核素门勺组织的处理，应用较多的燃烧措施有:烧杯内燃烧法和塑

料袋内燃烧法。先将干燥H勺样品放入耐高温的燃烧网中，密

1435封通氧，通电加热引燃。待燃烧完毕，燃烧杯冷却后加入吸取剂。CO和

SO用强碱或22

T季铉吸取，1mol?L的海胺10-X甲醇液为常用口勺吸取剂。但目前仍有人认

为KOH是较优秀口勺吸取剂。氨水可用乙醇或二氧基乙醇或乙醇胺吸取。有人曾推荐

用含苯乙胺或二氧基

143乙醇日勺甲苯-PPC闪烁液分别吸取CO和H0,吸取率均为97,。22

此类措施尚存在着一定问题，其一是溶解氧H勺存在;其二是燃烧器皿易爆炸或

破裂。目前多采用塑料袋作燃烧容器，初步克服了上述缺陷，同步塑料袋不需要回

收再用，省去燃烧后日勺去污处理。

第四节样品的测量措施

液体闪烁测量，可根据样品在闪烁液中存在H勺形式，分为均相测量与非均相测

量两种。

一、均相测量

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-均相测量（homogeneouscounting）即所有测量体系只包括一种相，是测量B

辐射体口勺理想体系。测量成果稳定、反复性很好，不发生自吸取和局部支持物的吸

取，能用多种淬灭校正措施进行校正，校正成果可靠。

最简朴H勺均相测量体系是PPOH勺甲苯溶液，并可根据样品H勺溶解度变化其构

成。这种配方合用于纯H勺的类、酯类、醛类、脂类和某些气体（尤其是某些惰性气

体）的测量。此外，该体系最大用途是用于蛋白质溶液的测量（蛋白质在季镂盐助溶

剂中形成氨基甲酯，能与闪烁液完全互溶）。

为了能和水溶性样品混合成均相溶液，则需加入甲醇或乙醇（或2-乙苯基乙醇）

或乙二醇乙犍。大容量水溶液用二氧六环作溶剂。

均相测量的注意事项:样品脱色时最佳用H0或过氧化苯甲醛等氧化剂，但有时

可引起严22

重日勺化学发光，因此应用时需尤其注意。为防止样品易被闪烁杯壁吸取，在测

量前要对闪烁杯进行处理，或加入非放射性载体，或改用塑料杯。测量前还应检查

测量体系与否有分相现象出现。

一、北均相测量

非均相测量(heterogeneouscounting)是一种两相测量体系。绝大部分闪烁剂

溶解在一

-相中，而含B粒子日勺样品几乎所有分散在另一相中。根据样品在闪烁液中存

在口勺形式，非均相测量又分为固相测量、悬浮测量和乳状液测量。

(一)固相测量(solidphasecounting)

重要用于测量不溶于闪烁液的样品。样品分散吸取在某种支持物.匕干燥后直

接放入闪烁液中进行测量。此措施H勺长处是:制样简朴，常常与样品H勺分离纯化结

合起来，样品便于保留和反复使用。但由于局部支持物的吸取和样品的自吸取作用,

难以作淬灭校正。根据使用支持物的不一样固相测量分为：

1(滤纸片法

以滤纸片(filterdisc)法为例，简介固相测量措施。将样品溶液均匀地滴在

滤纸片上，抽滤后使之吸附在滤纸片表面，经洗涤、干燥后，把滤纸膜片浸入闪烁

液中进行测量。与均

143相测量相比，滤纸膜片对其表面上的JC放射性吸取在25,,30,左右，对H

日勺吸取更严重。此法日勺重要特点是:可在一种闪烁杯内同步放两张圆片，不会因互

相吸取导致计数率/、J明显下降。此外，尚可把滤纸片在闪烁液中匀浆化，或把待测

物用甲醇溶解下来进行测量，也能得到满意的成果。纸片法还可作双标识放射性核

素测量，也曾用于酶动力学研究。

使用固相测量法应注意:制样后纸片应彻底干燥，烘干时应防止纸片与放置物

表面接触;编号时不可用铅笔，石墨易被洗脱，可采用打孔措施;应当设法脱色，减

少淬灭;在闪烁杯中纸片应浸没在闪烁液中;尽量防止反复使用闪烁液。

2（玻璃纤维片法

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玻璃纤维片在生物化学研究中用途很广，它日勺长处是：不会将物质吸取到纤维

内部，并能用强酸处理。圆片能用乙醇、乙醛或丙酮迅速干燥。根据干燥时间长短

和含水量，可选用二氧六环闪烁液或甲苯闪烁液或甲苯与TritonX-100（2:1）闪烁

液测量。有时为了满足汜录学上有足够的计数的规定，在闪烁杯内可叠加圆片，多

达25片也不会影响计数效率。在某些状况下将荷有沉淀物口勺玻璃纤维圆片制成匀

浆，也可提高计数效率.

3（离子互换纸片,DEAE-纤维素,法

在酶分析中它是一种尤其有用H勺固相测量法。在这种酶分析体系中包括不带电

荷日勺底物和已转化成带电荷日勺产物，后者能与圆片的离子相结合，未被转化的底物

则被洗脱。测量洗涤前后圆片上时放射性，就能理解物质的转化程度。如该措施曾

用于胸腺嚅咤核件激酶体系的产物测定。但此法易出现假象，测量也易受盐的干

扰。

4（纤维素酯膜，微孔滤膜~cclluloscestermembrane,Milliporc,

硝酸纤维素圆片应用广泛，具有弱离子互换活性，尤其合用于核酸杂交试验。

由于样品不一样程度地进入纤维内部，能引起对应程度的淬灭。此外，将圆片与浓

日勺氢氧化铁共同温育，

3沉淀物被溶解下来，对于H或其他核素的均相测量是尤其有用。

（二）悬浮测量

此法是1965年由Hayes提出，现今尚有人采用悬浮测量法，并作了不少改

善。如对样品进行超声波处理，运用触变剂Thixcin等。目前效果最佳的悬浮液测

量体系是5,,8,甲

4090137基丙烯酸甲酯-联三苯-POPOP闪烁液，对K、Sr、Cs的测量效率几乎

100,o用所谓

14的Poly-Gel-B日勺甲苯或一甲苯闪烁液，测量干燥的大鼠肝粉中的C效率为

44,o从上述事实可以看出悬浮测量具有一定的实用价值。

(三)乳状液测量

乳状液测量(emulsioncounting)是针对水溶性样品的)均相测量而设计欧|。乳

状液测量措施借助于乳化剂的作用，使样品的水溶液分散成细小的液滴，稳定而均

匀地悬浮在闪烁液中，并到达靠近于4n的测量条件。这种测量系统在生物化学研

究中很受重视。

常用非离子去垢剂TritonX-100作为乳化剂，其构造中苯环一侧的烷基为疏

水基团，另一侧聚乙醇为亲水基团，因此具有乳化作用。能以任何比例单独与水或

烷基苯混合。混合物日勺物理性状随三者的比例而变化，外观可为透明清亮液、半透

明乳状液和白色乳状液。假如三者的比例不合适，在短时间内体现出分层现象。乳

状液对温度变化相称敏感，室温变化常能引起由一种状态转变为另一种状态。除此

之外，尚具有下列特点：

(1)乳状液外观不一样，测量效率不一样。

(2)化学淬灭程度比均相测量时轻。

(3)乳状液测量法的重要长处是容纳的样品量大。甚至含水量达30,,40,时，探

测效率仍不减少。虽然其中具有相称量的盐、酸、碱等物质也不会发生分相或沉

淀。

由于该措施具有上述特点，尤其合用于放射性比活度较低日勺水溶性生物医学样

品的测量。可将血浆和尿等体液样品，直接加入甲苯-TrilonX-100中测量。当甲

苯与TritonX-100

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的比例为1?1时，10niL闪烁液能容纳1mL血浆或尿液。

实际工作中，不一样日勺样品应采用不一样日勺配方(表3-5),才能获得最佳测量

效果。

表3-5不一样样品采用的乳状液测量体系配方

Triton-X-100?甲装闪烁液?样品样品PP0含量(g/L)

(V?V)(V?V)水1?186?42molNacl7?387?35%TCA13?7108.5?1.5

0.Imol甲酸6?1108.5?1,51molHCL2?587?33molHCL5?1158?2

Eagle液1?13.58?2人尿1?14.56?4人血浆2?769?1

乳化后闪烁液H勺探测效率除受其物理状态影响，还与加入样品H勺比例有关°因

此待测样品日勺浓度和闪烁液日勺最佳浓度应通过试验选择。

第五节液体闪烁测量的本底来源

一、测量本底

液闪测量记录到H勺脉冲信号中，包括样品净计数和本底计数，若样品计数比本

底计数高得多时，本底计数可忽视不计。但测量低活度的放射性样品时，测量的敏

捷度就受到本底计数日勺影响。因此，理解液闪测量的本底来源，对建立低本底测量

是必要H勺。

二、本底来源

测量过程中口勺本底重要来源归纳为:

(1)宙射线和周围的Y源。高能宇宙射线与闪烁剂、光电倍增管附近的物质互

相作用，能产生契伦科夫辐射、次级电子、低能Y射线和X射线。它们作用于闪烁

液，形成幅度较大口勺本底脉冲，可以靠铅屏蔽减少本底计数。

(2)仪器自身、探测元件。应用符合线路后，光电倍增管热噪声所致本底计数

几乎完全消除。而串光则是双管符合型液问计数器特有的一种本底。它是一种光电

倍增管产生的光

27

子，部分地进入另一种光电倍增管后产生日勺符合脉冲。串光引起H勺本底约占总

本底计数日勺1

14,3以上。根据脉冲幅度分析，串光引起的脉冲与C口勺脉冲相似。用黑体将两

个光电倍增管分开，这部分脉冲便可消失。

40(3)闪烁杯。玻璃杯材料中具有K,可改用低钾玻璃杯、石英杯或塑料杯。

(4)静电感应。塑料杯在干燥环境中与其他物品或乳胶手套摩擦使杯壁产生静

电，在进入测量室时静电放电会使计数率在几分钟内升高，试验时应当注意。

(5)化学发光。是闪烁液中发生的化学反应引起的光子发射。引起化学发光的

原因有:？试剂或样品中的杂质引起的或催化的化学反应;？脱色剂过氧化物引起化

学反应;？闪烁液或溶液常常暴露在空气中，有溶解氧存在也是引起化学发光的原

因。化学发光不仅受温度的影响，碱性环境利于化学发光反应。探测化学发光与否

存在，常用日勺措施是在几分钟、几小时或几天后对样品反复计数。若有化学发光存

在，计数率随时间变化而减少。因此反复计数是探测化学发光的敏捷措施。

(6)磷光。重要由于闪烁杯及其内容物在测量前受日光灯或紫外线照射而激发，

退激发时发射口勺光子就是磷光(phosphorescence),又称为光致光

(photoluminescence)。磷光持续时间由10ms到数天。根据其衰减方式可分为快

成分和慢成分。空测量杯，也有磷光现象。有溶剂和乳化剂存在时常更明显。溶剂

中含闪烁剂时磷光现象深入加重，这也许是由于闪烁剂吸取磷光后，再发射的闪烁

光，与光电倍增管更为匹配。为了消除磷光现象，加样品应在暗室内操作，并放置

一段时间。使用二氧六环闪烁液检查血清时更应如此。为防止磷光干扰，还可采用

小体积玻璃闪烁杯或塑料闪烁杯。

第六节淬灭校正

一、淬灭产生的原因

液体闪烁过程中能量转换H勺任何一步，其效率都不是100,H勺。处在激发态H勺溶

剂分

****子(S)或其二聚体(SS)、闪烁剂分子(F)或其二聚体(FF),恢复到基态E寸，

总有一部分能量以非光子形式(以热为主)损失掉，已经形成的光子也可被闪烁液内

某些成分吸取，不能到达光电倍增管。上述多种方式的能量损失，统称为淬灭

(quenching)o简言之，液体闪烁计数时由于样品杯中放射性能量传递日勺损失，导

致样品计数效率下降H勺过程称为淬灭。可见，淬灭是一种概拈性的名词。详细地说

淬灭有如下几种类型：

**(一)S(F)?S(F)+Q

该型发生在分子内部，叫分子内淬灭。

**(二)2(S)+(2F)?2S,(2F),Q

该型重要是由于溶齐J分子、闪烁剂分子浓度高时易形成二聚体，称浓度淬灭。

-*(三)P十A?A?A,Q

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A为杂质。该型称为化学淬灭或外分子淬灭。

****(四)S[F,(2S);(2F)],A?S[F,(2S),(2F)],A,Q

该型亦称外分子淬灭或化学淬灭。

*(五)hu,AC?AC?AC,Q

hu为光子，AC为能吸取光子日勺物质。该型称光淬灭。

由上可见，从溶剂分子激发到光子产生这段时间内产生口勺淬灭（包括分子内淬

灭、浓度淬灭、杂质淬灭）应称为化学淬灭或杂质淬灭。光子形成之后产生H勺淬灭

是由生色基团引起口勺，则称为颜色淬灭。

化学淬灭作用与淬灭物H勺化学构造有关。如醇类，直链越长淬灭越严重;对卤

代烷来说，卤素原子越多，淬灭愈严重。在一定范围内，淬灭程度与淬灭物的浓度

呈指数关系为其另一特点。

颜色淬灭多见于生物样品测定中，是由溶液中的生色杂质、血红蛋白和其他吓

咻环等引起日勺。颜色淬灭以红色最明显，蓝色淬灭最小。

一综上所述，B射线从源发射出到闪烁体系处在激发态期间，干扰其能量传

递H勺机制归

一纳为化学淬灭（或杂质淬灭）和颜色淬灭。一般在生物医学应用中，由于含B

辐射体H勺物质量很少，其自身不会构成严重H勺淬灭。比较严重的淬灭作用来自与样

品同步加入日勺溶质和溶剂对溶剂-溶剂能量传递过程日勺干扰。如水相在闪烁液中不

能溶解，需加入掺合剂，这些物质会引起明显的淬灭。溶质自身浓度太高会引起自

吸取，研究效率-溶质浓度曲线时很轻易看出这种现象。颜色淬灭是由于溶液中生

色基团H勺吸取而减少光子H勺传递。不管哪种淬灭，其成果都使抵达光电倍增管光阴

极H勺光子减少，致使输出脉冲幅度减少，脉冲谱左移，计数

一14率下降。B射线能量较高日勺核素（如C）以谱左移为主，严重淬灭时计数

率也下降。一38射线能量很低的核素（如H）,计数率下降和谱H勺左移都非常明

显。除此之外，颜色淬灭能使脉冲幅度谱线展宽，超过与之相称的杂质淬灭所得到

口勺脉冲谱口勺宽度（其确切的理由尚在探讨中）。

在生物医学试验中，绝大多数H勺放射性测量都属于相对测量，当测量条件、样

品所含核素相似、探测效率相等时，可直接进行各样品计数间的比较，然而，由于

各样品所含日勺淬灭物日勺质和量日勺不一样，便导致探测效率不一致。此时样品计数的

差异就不能对口勺反应出样品的放射性活度的差异，因此，必须进行淬灭校正。

二、淬灭校正措施

淬灭校正(quenchcoc~ection)就是先用多种措施求出多种样品的探测效率E,

然后将

-1),消除各样品间淬灭程度的差异，以保障各样品间各样品的cpm换算出衰

变率(公式2

的可比性。淬灭校正措施诸多，现简介几种常月措施日勺原理及特点。

(一)内原则源法

29

原理：先测定本底计数X和样品计数率X,再向样品中加入一定量H勺已知放射性

活bl

度D的原则品。测总计数率为X。若两次H勺探测效率相似，放射性样品的活度

D则为21

X(3(l)D,

E

X,XX,XllbbD,,,D(3(2)1EX,X21

-内原则源法是应用最早的措施之一，也是确定样品中8淬灭程度H勺最直接

措施。测

-量过程中不会产生隐蔽错误。但必须记住，只有与样品中B辐射体相似的辐

射体原则源才

314是有效口勺内原则源。大多数状况下，尤其是均相体系选用H和C标识的正

十六烷或甲苯

3314作为脂溶性样品的内原则源，H0可为作水溶性H样品的内原则源，C水溶

性样品尚缺2

乏理想R勺内原则源。虽然，该措施应用范围广，但仍有局限性之处，重要是不

能自动化，样品不能反复测量。为使内原则源校正法到达应有的精确度，应注意下

列几点：（1）加入内原则源前，应检查样品计数的可靠性；（2）应根据不一样的制样措

施选择不一样H勺内原则源，原则上均相测量应用脂溶性内原则源，乳状液测量采用

水溶性内原则源；（3）内原则源加样应精确、

3体积小。对H来说，25uCi,mL便可满足测量规定。

（二）样品道比法

该措施是根据淬灭使探测效率减少，脉冲谱左移，两者且呈正有关的原理而设

计H勺。若用两个单道脉冲高度分析器同步测量一种样品，能将分谱分为两部分，

其中高能道（B道）测量大脉冲;低能道（A道）测量小脉冲。两道计数率之比称为样

品H勺道比。淬灭严重，使B谱左移，A道计数增长而B道计数减少。成果两道计数

率之比值发生变化（图3-3）。

样品道比比值口勺变化与淬灭程度有关，探测效率又与淬灭程度有关。根据上述变化

可绘制效率-道比有关曲线。只要样品以相似的条件测出道比值和总cpm,便可从

有关曲线上杳出探测效率（图3-4）。

图3-3道比法示意图图3-4淬灭校正曲线

样品道比法原则曲线绘制需要一组碎灭物含量递增H勺原则源。原则曲线是以道

比值为横坐标，探测效率为纵坐标绘制而成H勺。实际上，制作样品道比淬灭校正曲

线时，关键在于道

30

的选择，道比值可取A,B,A,(A,B),(A,B),A,B,A,B,(A,B)和(A,B),B6

种形式。以第2种应用普遍，由于A道计数随淬灭程度增大而增大，测量误差小，

道比校止曲线易成直线。

本措施合用于均相测量和乳状测量日勺淬灭校正，但严重的颜色淬灭不适合用该

措施校正。由于医学生物学样品放射性活度低，该措施的应用在一定程度上受到限

制。

(三)外原则源淬灭校正法

闪烁液受Y源照射后重要能产生康普顿(Compton)效应。当Y射线能量低时，

可因闪

-烁液体积小、密度低，康普顿散射过程产生一种类似于B谱的持续电子谱，

并随淬灭程

--度H勺变化而变化，变化方式也同于8谱。因此，可借助外部Y源计数率的

变化来反应样品日勺淬灭程度，并对样品进行淬灭校正。因此该措施又称为外原则源

计数法(externalstandard

counting)o采用此法，能防止内原则源污染样品，测量可自动化。

措施:先用一种单道分析器测量样品的计数率，然后将Y源从铅室中引到样品

附近合适

-的位置，再用专门日勺分析道进行计数。制作原则曲线需要一套密封口勺B原则

源。

由于本措施使用日勺外原则源日勺位置常发生变化，计数误差变化大；Y源的计数

率又受闪烁液口勺体积和闪烁杯『、J材料影响；加上淬灭校正曲线使用范围窄，基本上

被外原则道比法取代。

(四)外原则道比法

外原则道比法（externalstandardchannelsratio,ESCR）是用两个单道脉

冲甄别器分析测量Compton谱低能量部分（A道）和高能量部分（B道），计算道比值,

即外原则道比（或外道比）。该比值随淬灭程度加重而变化。以系列原则淬灭品的道

比值为横坐标，探测效率为纵坐标，制作外道比-效率有关曲线。以同样条件测得

未知样品H勺外道比值，便能在淬灭校正曲线查出其探测效率。

该措施的长处是，当丫源的位置、活度及闪烁液H勺体积发生变化时，道比值几

乎不变。颜色淬灭不严重时，可与化学淬灭共用一条淬灭校正曲线，不一样的溶剂

和闪烁液H勺影响其微。可见，外原则道比法兼有样品道比法和外原则源计数校正法

日勺长处。尤其目前采用微机处理数据，使之应用比较广泛。此外，外原则道比值的

大小取决于闪烁液中淬灭物质，与样品的放射性无关。因此，它尤其合用于医学生

物学样品的淬灭校正。但局限性之处是不能反应出非均相样品的局部吸取。此外，

外原则道比法校正日勺动态范围不宽，淬灭严重时误差大。再者，塑料闪烁杯的壁由

于闪烁液H勺浸入能形成塑料闪烁体，使低能道计数增长，并随测量时间延长而出现

漂移，致使淬灭校正参数不精确。

（五）H数法

H数法（Htechnique）与外道比法的原理相似，区别仅在于用多道脉冲分析器监

测整个Compton谱，以分析外原则源Y射线形成的Compton谱边缘拐点左移的状

况。在很宽范围内，该拐点H勺位置与淬灭程度有关。因此，可用拐点向左移动的道

数（H数）表达左移的程度。在实际数据运算中，重要是要确定相称于Compton谱边

缘中点日勺位置。以原则淬灭

31

源的探测效率E为纵坐标，对应口勺H数为横坐标，绘制出H数淬灭校正曲线。

实际工作中H数校正法是由微机完毕的。

本法的长处是:有效动态范围很宽；闪烁液和样品体积对Compton谱边缘位置影

响很小;不一样的样品可共用一条淬灭校正曲线;塑料闪烁杯对Compton谱边缘『、J

位置影响也较小。但Compton谱边缘定位的精确度却会影响该法的使用。

上述措施除内原则源法，其他淬灭校正都是以与谱有关口勺某一参数为理论根据

H勺。

三、淬灭校正措施的选择

上述淬灭校正措施各有优缺陷，应用时需根据不一样H勺样品进行选择。均相样

品原则上上述多种淬灭校正措施都可使用。样品数量少，dpm精确度规定高时：宜

用内原则源法;若目的在于比较各样品出Jdpm,可年自动化日勺样品道比法或外原则

源计数法;放射性活度高的样品，用样品道比法进行淬灭校正;放射性活度低的样品,

应选用外原则道比法。乳状液样品的淬灭校正需尤其注意，一般用内原则源法或样

品道比法，前者使用时应注意保持两次测量条件的一致，后者则用于放射性活度高

H勺样品H勺淬灭校正。对固体支持物上H勺样品，迄今为止仅作相对性测量。对轻度的

颜色淬灭，上述淬灭校正法都可应用，并可与化学淬灭校正共用一条曲线。严重的

颜色淬灭，一般主张不适宜直接进行淬灭校正，应先进行脱色处理，或用燃烧法制

样。

第七节双标识和特殊样品的测量

一、双标识和特殊样品的测量

（一）双标识

314液闪测量技术是双标识测量中常用H勺手段。现以H和C为例阐明双标识样

品使用液

—3闪测量的原理。双标识样品液闪测量，首先规定两种核素口勺B射线能量差

异明显（H的——14B粒子的E为0.0186MeV,C口勺8粒子的E为0.155MeV）,

测量仪器应有两个maxmax

样品的测量道及某种用外原则源可作淬火校正的设施。

在某些试验中，可以通过严格控制样品中标识物的质与量，使探测效率保持一

致。而实际工作中，不少样品是有淬灭的，并且探测效率也参差不齐，必须进行淬

灭校正，分别求出

314双标识核素H和CH勺dpnu因此，在测定样品的同步，须平行测定单标识

原则样品，以

3143便确定H和C分别在?和?道中的探测效率:n、n、m、m。设样品中H的

dpm为????

14314D,C日勺dpm为D。那么，在I道中H的cpm数为D?n,C的cpm数为

D?m0??HcHc

314在？道中H的cpm数为D?m,CH勺cpm数为D?n。若？道中实测cpm数为

C；???Hc

?道中实测cpm为C,可得联立方程式？

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C,D,n,D,m,HICII,C,D,n,D,mIIHIICII,(3.3)

运用上式可求出D和D。该方程式对有淬灭的样品均合用。现代液体闪烁计数

器H勺能量分He

14314辨率较高，无淬灭样品C谱在H道中的交叉覆盖少于C总计数的20,,

这便使得测量

3条件H勺选择大大简化。一般将?道选为包括99,,99.5,H勺H脉冲，？道的)下甄

别阈调在33H谱日勺99,,99.5,以上。对有淬灭的双标识样品测量，？道中基本上无H

脉冲，因此，3H在?道口的淬灭校正曲线可不必制作。

淬灭的重要影响是：当淬灭增长时两种核素的脉冲谱重叠的程度更大，就给有

效地分析每一种脉冲谱增长了困难。因此，对的地选择甄别器的位置就显得更重要

了。目前应用最多日勺淬灭校正措施是外原则源法(包括外道比法，Compton谱边缘

法)。双标识样品的淬灭校

314正与单标识样品淬灭校正不一样，在工作中还须考虑所用H和C两核素的

活度比。一般来

143说，高能核素CH勺活度不需要很高，能满足?道测量规定即可。低能核素H

应有足够高的活度，以保证在计数中占有较大的比例。在试