162608. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés 3H-izotóppal jelzett anyagok radioaktívitásának mérésére gázfázisban

3 162608 4 -A mintamérés automatizálása és a számlálási hatásfok növelése terén trícium-tartalmú minták esetében a folyadékszcintülációs számlálási módszer fejlődött a leggyorsabb ütemben. A nemzetközi műszer-piacon beszerezhető, teljesen automatizált működésű számlálóberendezések (0-spektrométerek) több szám - megfelelően előkészített - radioaktív minta befogadására és teljesen automatikus mérésére képesek, és többé-kevésbé megfelelő pontossággal csaknem kielégítően ellátják a lágy 0-izotóp-indikációs vizsgálatok számos területén igényelt aktivitásmérési feladatokat A folyadékszcintillációs radioaktivitás-mérési eljárások közös hátránya, hogy a szcintilláció mint fizikai jelenség, amelyre a számlálás épül, mechanizmusában, részfolyamataiban ma még nagyrészt tisztázatlan. Ezért az ilyen berendezések érzékenysége, számlálási hatásfoka a mérendő anyagok fizikai és kémiai tulajdonságaitól függ-Heterodiszperz rendszereknél az önabszorpció, homogén oldatoknál az oldószer és az oldott anyagok fizikai és kémiai tulajdonságaiból eredő - előre ki sem számitható - szín- és koncentrációkioltás csökkenti, más esetekben ugyanezen tulajdonságokból eredő foszforeszcencia és fluoreszcencia pedig hamisan megnöveli a számlálási hatásfokot A számlálási hatásfokot csökkentő és növelő tényezők különösen a tricium-izotóp esetében igen nehezen korrigáihatók, megközelítő számításuk is bonyolult és költséges segédberendezések alkalmazását igényli. Különösen "nehezen tudják biztosítani a folyadékszcintillációs módszerek az alkalmazott biológiai és biokémiai kutatás (gyógyszerkutatás, mezőgazdasági kémiai kutatás) rutinvizsgálatai által produkált heterogén, rendkívül sokféle eredetű biológiai anyagminta megbízható pontosságú izotápanalizisét Már maga a számláló oldat elkészítése (szolubilizáció) sokrétű tevékenységből álló hosszadalmas, munkaigényes, gyakorlatilag automatizálhatatlan folyamat, amely természeténél fogva számos hibaforrást is rejt magában. A biológiai eredetű anyagminták nagy része színes, kolloid oldatuk pedig heterodiszperz. A folyadékszcintillátorok kiválasztásakor - beleértve az oldószereket, szolubilizáló anyagokat, az alkalmazott primer és szekunder szcintillátorokat - figyelembe kell venni az anyagok megjelenési formáját, fizikai és kémiai, de elsősorban szcintillációs tulajdonságait, továbbá a szín- és koncentrációkioltás különböző lehetséges eseteit, és ki kell választani a megfelelő korrekciós módszereket. A korrekciós feladatok elvégzése bonyolult és időigényes számítási munkát igényel. A fentiekből következően az anyagspektrum széles skálája és a minták változatossága miatt egy-egy anyagminta mérése sokszor külön előkészítő munkát igényel. A legkorszerűbb, folyadékszcintillációs elven működő számlálóberendezések maximális számlálási hatásfoka trícium esetében mindössze 40-60%, amely színes és heterodiszperz oldatok esetében még ennek is tört részére csökkenhet. A folyadékszcintillációs aktivitásmérési módszer ismertetett nehézségeit a lágy 0-sugárzó izotópok, így elsősorban a tricium-tartalmú anyagminták esetében a különböző gázfázisú részecskeszámlálási módszerekkel igyekeztek kiküszöbölni. E módszerek a szilárd vagy folyékony anyagminták tricium-tartalmát gáz halmazállapotúvá (HT, THjN, HTO, T-tartalmú szénhidrogén gázok) alakítják át. A gázmintát ezután GM- vagy proporcionális tartományban működő belső töltésű számlálócsőbe vagy ionizációs kamrába viszik és radioaktivitását gázfázisban határozzák meg. A belső töltésű számlálócsővel való részecskeszámlálási módszerek közös előnye, hogy a számlálócső végeffektus nélkül közel abszolút aktivitást mér, számlálási hatásfoka csaknem 100%. A mérést bármilyen minta esetében mindenkor ugyanazzal a gázzal végzik, ezért az értékelés egyszerű, korrekciós számításokat nem igényel, ugyanakkor a mérési reprodukálhatóság kedvező. Az eddig ismert gázfázisú ' H-számlálási eljárások közös hátránya azonban, hogy a részecskeszámlálást megelőző mintaelőkészítés (a minta tricium-tartalmának számlálógázzá alakítása) hosszadalmas és bonyolult, az előkészítést végző személy ügyességétől és gyakorlatától függő folyamat. A számláló gázzá történő átalakítás fő kritériuma - ami a gyakorlatban egyáltalán nem vagy csak nehezen valósítható meg -, hogy az alkalmazott kémiai reakciók gyorsan és kvantitatíve, izotóp-effektus fellépése nélkül végrehajthatók legyenek. Az elkészített gázmintákat az eddig ismert eljá« rásoknál igen gondosan kell tisztítani, ami sokszor azok külön izolálásával jár együtt. A berendezéseket a következő minta mérése előtt mindig alaposan dekontaminálni kell, a hidrogén adszorpciójából és a készülékalkatrészekbe való beoldódásából adódó rendkívül magas emlékezési effektus miatt. A .Q mérési művelet így sok hibaforrást magába foglaló egyedi és szakaszos, rendkívül idő- és munkaigényes részfolyamatokra tagolódik, ezért mindeddig megoldhatatlannak bizonyult e folyamatok automatizálása. A folyadékszcintillációs és gázfázisú mérés kombinációdé jának tekinthető az az újabb próbálkozás, amikor a biológiai eredetű anyagminta tricium-tartalmát oxigén-atmoszférában végzett égetéssel HTO-vá alakítják át, és az elégetésnél keletkezett vizet folyadékszcintillációs küvettákba vezetik és aktivitását ily módon határozzák meg. E folyamat végrehaj-2o tása is bonyolult és sok részfolyamatra tagolódó, ezzel sok hibaforrást magában rejtő egyedi és szakaszos mintaelőkészítést igényel. Eddigi ismereteinek szerint e műveletek automatizálását sem sikerült megoldani így ez a kombinált művelet is magába foglalja mindazokat a hibaforrásokat és 2g műszaki nehézségeket, amelyeket a fentebb ismertetett mérési módszereknél kiküszöbölhetetlen hátrányként soroltunk fel. A találmány célja olyan eljárás és berendezés biztosítása, amely az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével 30 lehetővé teszi a tricium-tartalmú anyagminták radioaktivitásának nagy pontosságú és nagy érzékenységű, adott esetben manuális beavatkozástól mentes, teljesen automatikus üzemű mérését. A találmány egyik alapja az a felismerés, hogy az 35 anyagminta hidrogén-atmoszférában termikus úton reduktíve végzett gázzá alakítása során a minta esetleges oxigén-tartalmából i keletkező víz trícium-tartalma speciális kontakt alkalmazásával hidrogén-áramban folyamatosan is kvantitatíve gázzá alakítható. 40 A találmány további alapja az a felismerés, hogy ha megfelelő gázt vagy gázelegyet használunk számlálógázként, az anyagminta hidrogén-atmoszférában végzett termikus bontása során keletkezett gázelegy tisztítás nélkül alkalmas a radioaktivitás mérésére. 45 A találmány eljárás trícium izotóppal jelzett anyagok, főként szerves vegyületek és biológiai eredetű anyagminták radioaktivitásának automatikus mérésére gázfázisban, a minta tricium-tartalmának gázzá alakítása, majd a gáznak detektáló egységbe való juttatása és radioaktivitásának meghatározása 50 útján. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a mintát hidrogén-atmoszférában termékus úton reduktíve elbontjuk, a keletkezett gázelegyben levő víz tricium-tartalmát aktív hidrogént tartalmazó, előnyösen alumíniumoxid és/vagy aluminiumhidroszlilikát kontakt felületén hidrogén-vivőgáz-55 áramban folyamatosan gázfázisba visszük, és az így gázzá alakított tríciumot juttatjuk a pirolizis során közvetlenül gázfázisba került tríciummal együtt a detektáló egységbe. A kontakt felületén végbemenő 50 HTO'H^HjO^HT csereakció révén a termikus úton elbontott anyagminta teljes tricium-tartalma gázfázisba vihető, és az így kapott gázelegy a számlálógázzal tisztítás nélkül vezethető közvetlenül a detektáló egységbe. A találmány értelmében kontakt katalizátorként előnyösen használhatunk cserereakcióba vihető hidrogént tartalmazó alkáli-, alkáliföld- vagy földémoxidokat, -szilikátokat,- szulfátokat, -karbonátokat és -hidroszüikátokat, valamint olyan anya-7C gokat, amelyek ezeket tartalmazzák, pl. égetett agyagásványokat, molekulaszitákat, zeolitokat stb. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint a gázminta-előkészítés műveleteinek sorrendjét és manuális beavatkozás nélküli folyamatosságát elektro•75 mechanikusan agy pneumatikusan működtetett adagolószer-2