170847. lajstromszámú szabadalom • Hordozható automatikus mérőberendezés tápanyagok fehérjetartalmának radiometrikus meghatározására
3 170847 4 500 kg között mozgott és a módszer alkalmazásához igen drága sugárforrásra volt szükség. Az eddig ismert eljárások jellemzői tehát, hogy egyes eljárások aminosavak meghatározásán keresztül határozzák meg a fehérjetartalmat, más eljárások roncsolásos kémiai módszerek, vagy roncsolásmentes módszerek ugyan, de vagy a nagy mérési idő, vagy a minta kis mérete miatt nem jöhetnek számításba. A fehérjetartalom meghatározásának néhány fontosabb területe a növénytermesztés (ahol a termelt növényi magvak értéke fehérjetartalmuk alapján kerül meghatározásra), a növénynemesítés (ahol a nemesítés eredménye pl. a nemesített magvak fehérjetartalmán keresztül jól lemérhető), az állattenyésztés (ahol az állatok takarmányozására használt takarmányok fehérjetartalmának meghatározása többek között a gazdaságos termelés alapja és az állatok fehérje mérlegének, ill. hasznosításának kérdése még korántsem jól vizsgált folyamat), az élelmiszeripar (ahol ma még megoldatlan éppen a megfelelő meghatározási lehetőségek hiánya miatt az emberi táplálkozásra használt anyagok fehérjetartalomra alapozott objektív minősítésének kérdése), követelményeinek egyeztetése alapján azt találtuk, hogy reális megoldást csak olyan berendezés hozhat, amely a fehérjetartalom mérését a nitrogéntartalom mérésére vezeti vissza, továbbá olyan eljárás alkalmazását valósítja meg, mely — roncsolásmentes (nélkülözi a kémiai feltárást); — viszonylag gyors (egy elemzés időtartama max. 20—35 perc); — viszonylag nagy tömegű minta mérésére alkalmas (mintasúly 500—1000 gr); — viszonylag pontos (1,0—1,5%-nál kisebb fehérje hiba); — a minta inhomogenitására kevéssé érzékeny; —• jól mérhető specifikus aktivitással rendelkező magreakció képezi az alapját. A felsorolt követelményeknek a berendezés pedig csak akkor felel meg, ha: — helyszínre telepíthető, tehát hordozható; — működése fogyóanyagot nem igényel; — üzemeltetéséhez szakavatott munkaerő szükséges; — kis energiafogyasztású; — hosszú élettartamú; — automatikus működésű; — a hasonló berendezésekhez képest olcsó. A találmány tárgya berendezés, mely kiküszöböli az ismert módszerek hiányosságait is maradéktalanul kielégíti a felsorolt követelményeket. Ismeretes, hogy a természetben található nitrogén elemben 99,6%-ban jelenlevő 14 N izotóp atommagjai termikus neutronokkal történő besugárzás következtében gerjesztett állapotba kerülnek és a besugárzást követő 10-12 —10~ 14 sec idő múlva 0,25 és 10,82 MeV közötti energiatartományba eső gamma fotonokat bocsátanak ki. A nitrogén ilymódon történő meghatározásához tehát termikus neutronokra és gamma sugárzás mérésére alkalmas berendezésre van szükség. Telepíthető — tehát a felhasználó telephelyen elhelyezhető — berendezés célszerűen radioaktív neutronforrással üzemeltetendő. A radioaktív neutron forrásokkal széleskörű irodalom foglalkozik, azonban nem nyújt megfelelő tájékoztatást a fentebb kitűzött feladat megoldásához szükséges, optimális neutronforrás kiválasztásához. Számításaink alapján — elsősorban a hosszú élettartam és olcsóság szempontjait figyelembe véve — azt mondhatjuk, hogy jelenleg sugárforrásként PuBe anyagú, (a, n) típusú, legalább 5 Ci aktivitású forrást hasz-5 náljunk. Ennek jellemzői: hosszú élettartam (238 Pu—80 és 239 Puu 2,4 • 103 év felezési idő), a termelt neutronok viszonylagos olcsósága egyéb neutronforrásokhoz viszonyítva, továbbá a forrás alacsony saját gamma akti-10 vitása. A viharos gyorsasággal fejlődő radioaktív forrás gyártási technika a jövőben nyilván produkálhat az említettekhez hasonló, sőt ennél jobb paraméterekkel rendelkező és kereskedelmi forgalomban is hozzáférhető forrásokat, melyeket eredményesen lehet majd felhasz-15 halni hasonló feladatok megoldására. A találmány szerinti berendezésnél moderátor anyagnak paraffint alkalmazunk. Ennek előnye olcsósága a grafittal és egyéb moderátor anyagokkal szemben és kémiailag indifferens volta szemben a legolcsóbb moderá-20 tor anyaggal, a természetes vízzel. Egyéb hatásos, de igen drága moderátor anyagok számításba sem jöhettek, mint pl. a nehézvíz. A sugárforrás és a minta közötti tér a találmány szerint részben csonkakúp alakú bizmuttal van kitöltve. 25 A bizmut kúp megakadályozza, hogy a sugárforrás „lássa" a detektort, tehát nagyszámú gyors és termikus neutron, ill. gamma foton érje közvetlenül. Ugyanakkor a bizmut kúp anyaga sem prompt sem számottevő mennyiségű késő gamma sugárzást nem bocsájt ki ne-30 utronok hatására és tömegabszorbciós tényezője a forrás saját gamma sugárzásával szemben kedvező. A találmány szerinti mintatartót moderátor réteg választja el a detektortól. A mintatartó és a detektor közötti moderátor réteg lehetőséget nyújt a mintatartó 35' körüli térben megfelelő termikus neutron felhő kialakításához, ami adott forráshozam mellett a mintában minden más megoldáshoz képest nagyobb termikus neutron fluxust biztosít. Ezen kialakításnak az eredménye, hogy a mintából nyerhető információ mennyisége 40 jelentősen megnő. Annak, hogy a moderátor tömbben a minta alatt moderátor anyag helyezkedik el, van bizonyos hátránya, melynek kiküszöbölése nélkül a neutronfelhő kialakulása adta előnyöket nem lehetne kihasználni. Ez 45 a hátrány elsősorban abban jelentkezik, hogy a térben — a már közöltek szerint —• termikus neutron felhő alakul ki, ami a neutronokra is érzékeny detektorban magas hátteret eredményezhet. A találmány szerinti berendezés módot nyújt ezen hátrány kiküszöbölésére az-50 zal, hogy a detektor köré, a gamma védelmet biztosító ólom védelmen belül helyezzük el a 6 Li izotópból készített lítium védelmet, mely a detektor szcintillációs kristályára húzott, nyílásával felfelé fordított, kettős falú alumínium sapkában helyezkedik el. A lítium védelem 55 a termikus fluxus növelése adta előnyöket megőrzi, annak hátrányait pedig kiküszöböli. A találmány tárgya hordozható automatikus mérőberendezés tápanyagok fehérjetartalmának radiometrikus meghatározására. 60 A találmány szerinti berendezést, olyan előnyös öszszeállításnál alkalmazzuk, melynél nagy — például 500—1000 grammos — minták meghatározását rövid idejű — például 20—40 perces — mérések segítségével végezzük. A berendezésnek függőleges tengelyű paraf-65 fin moderátorban elhelyezett legalább 5 C aktivitású 2
