196504. lajstromszámú szabadalom • Analitikai eljárás és berendezés kis diffúziós együtthatók mérésére hártyákban és biológiai membránrendszerekben
3 196504 4 A találmány tárgya berendezés és eljárás kis diffúziós együtthatók mérésére. A találmány segítségével megoldható biológiai membránrendszerekben és ipari hártyákban végbemenő mikro anyagmozgások kinetikai paramétereinek meghatározása sugárzó izotópok alkalmazásával. Az eljárás lényege, hogy lágy bétasugárzó izotópot használunk a vékony hártyákban végbemenő anyagmozgások - például diffúziós együttható, aktiválási energia - mérése és számszerű jellemzésére. A fémekben végbemenő anyagmozgás mérésére először Hevesy és Seith (Z. Physik. 56. 790. 1929) alkalmaztak sugárabszorpciós módszert, úgy, hogy a fém felületére alfasugárzó radioaktív izotópot vittek fel vékony rétegben, ez a radioaktiv izotóp a diffúziós idő előrehaladtával mind mélyebbre hatol be a fémbe és a folyamat során az alfasugarak ionizáló képessége annak megfelelően változik, hogy milyen vastag anyagrétegen hatolt ét. A mért diffúziós idő, az alfasugár hatótávolsága, ionizálóképessége és a mérőrendszer geometriai elrendezése alapján az anyagmozgásra jellemző diffúziós együttható meghatározható. A sugárabszorpciós módszert a továbbiakban kiterjesztették bétasugárzó izotópokra. Anderson és mtsai (J. Chem. Soc. 537. 1946), Zimen és mtsai (J. Chem. Soc. 392. 1950), Lindner és mtsai (Acta Chem. Scand. 4, 307. 1950). Ezt a módszert fejlesztette tovább Krjukov és Zsuhovickij (Doki. Akad. Nauk. SSSR. 90, 379. 1953) oly módon, hogy a planparalel minta egyik oldalára radioaktív izotópot vittek fel, és a vizsgált minta forgatásával annak egyik és másik oldalén is meghatározták a radioaktiv sugárzás intenzitásét a diffúziós idő függvényében. így a pontos geometriai helyzet és diffúziós közeg sugárabszorpciós koefficiensének ismerete nélkül tudták meghatározni az anyagmozgásra jellemző diffúziós együtthatót. Varró és mt. (Radiochim. Acta Wiesbaden 26, 117. 1979) méréseiknél két szcintillációs mérőfejet alkalmaztak. A .kétmérőfejes" technika gyorsabb és pontosabb, mint az eddig alkalmazott Bugárabszorpciós méréstechnikák, segítségével stabil mérőrendszert lehet kialakítani azon felül, hogy mindazokkal az előnyökkel rendelkezik, mint a Krjukov-Zsuhovickij módszer. Célunk az volt, hogy olyan mérőeszközt és eljárást dolgozzunk ki, melynek segítségével eddig mérésekhez fel nem használható sugárzó izotópokat tegyünk alkalmassá sugárabszorpciós mérések elvégzésére. Kiindulásként az úgynevezett .kétmérőfejes" technika segítségével vizsgáltuk ipari hártyák és biológiai membránrendszerek kis diffúziós együtthatóit. Kísérleteink sorén arra a megállapításra jutottunk, hogy ha mérőfejként két, ablak nélküli gázátáramlásos nukleáris impulzusüzemű mérökamrát épitünk be a mérőrendszerbe, úgy a berendezés lehetővé teszi lágy béta sugarak detektálását és ily módon a légy bétasugárzó izotópok vegyületeinek mozgását sugárabszorpciós módszerrel követhetjük. Az eljárás során a mérendő ipari hártyák és biológiai membránrendszerek egyik oldalára lágy bétasugárzó izotópot vittünk fel, az így előkészített mintát légmentesen lezártuk és behelyeztük a mérőkamrába, majd a minta mindkét oldalán megmértük a sugárzás intenzitását és a kapott adatokból a diffúziós koefficienst kiszámítottuk. További munkánk során berendezést szerkesztettünk az általunk kidolgozott eljáráshoz. A berendezés ismert alapelemei a nagyfeszültségű tápegység(ek), ehhez kapcsolódó előerősítőik), főerősítő(k), számláló, eredményjelző és adott esetben átkapcsoló automata, melyeken kívül a készülék találmányunk szerint tartalmaz két egymással szemben fekvő ablak nélküli gázátáramlásos mérőkamrát, melyhez gázbevezető és gázkivezető csonk csatlakozik, a két mérőkamra között van a rögzítő gyűrűkkel rögzített mintatartó és a mérökamrák belső terében vannak a szigetelő elemekkel rögzített huroktartók segítségével megerősített anódhurkok. A berendezés lényegét alkotó mérőkamrét az 1. ábrán mutatjuk be. A 2. ábrán a találmányunk segítségével meghatározott mérési eredményeket adtuk meg. Az általunk szerkesztett mérőkészülék eleme az 1. ábrán bemutatott két, ablak nélküli gázátáramlásos nukleáris impulzusüzemű mérókamra, amely - a jó feloldás biztosítása érdekében - proporcionális üzemmódban működik. A két 1 mérőkamra egymással szemben helyezkedik el és közöttük van a 9 gyűrűkkel rögzített 2 mintatartó, melybe a 8 fóliával légmentesen lezárt 3 mérendő minta kerül. Az 1 mérökamrák a rajzon külön nem jelzett gumitömités segítségével légmentesen illeszkednek. A mérökamrák henger, vagy félgomb alakúak, átmérőjük illetve magasságuk 2-10 centiméter tartományban változhat. A néhány mm vastag 1 mérökamrák és a 6 huroktartók rozsdamentes acélból (vagy más fémből), a néhány centiméter átmérőjű 7 anódhurkok vékony (néhány mikrométer) fémhuzalból készülnek. Az 5 szigetelőelemeket előnyösen teflonból alakítottuk ki, de más kiváló szigetelő sajátságú anyag is megfelel. A mérőkamrák egyikén van a 4 gázbevezető, másikán a 10 gázkivezetó csonk kialakítva. A mérökarr.rákat a rajzon nem ábrázolt ólompujzs veszi körül. Az üzemeltetést a nagyfeszültségű tápegység(ek) biztosítja, ehhez kapcsolódik a két fentiekben részletesen ismertetett, egy egységet alkotó mérökamra. A mérőkamrák által detektált jeleket töltésérzék ony előerősítők csatolják ki és erősí5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
