163311. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés 3H-, valamint 3H- és 14-C-zitóppal együttesen jelzett anyagok izotóptartalmának meghatározására
5 163311 6 hatásfok csökkenését, az utóbbi esetben pedig a mérési művelet rendkívüli komplikáltságát és időigényességét. A találmány célja olyan eljárás és berendezés biztosítása, amely az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével lehetővé teszi a tricium-tartalmú, valamint trícium- és 14 C-izotópokat együttesen tartalmazó anyagminták radioaktivitásának nagy pontosságú és nagy érzékenységű, adott esetben manuális beavatkozástól mentes, teljesen automatikus üzemű mérését. A találmány egyik alapja az a felismerés, hogy gázfázisú mérésnél az egyik legnagyobb problémát a minta gázhalmazállapotúvá alakításakor keletkező gázelegyből az aktivitást hordozó gáz kvantitatív izolálása, illetve tisztítása okozza. Felismertük, hogy a minta hidrogéntartalmából az elégetésnél keletkező víz teljes 3 H-tartalma megköthető speciális kontakt katalizátoron, speciális hőmérséklet-határokon belül, az égésnél keletkezett összes egyéb gáz pedig elvezethető, és így az elkülönített trícium alkalmas gázáram segítségével folyamatosan gázhalmazállapotúvá alakítható. A találmány további alapja az a felismerés, hogy olyan esetben, mikor 14 C- és 3 H-izotópot együttesen tartalmazó anyagmintát kell elemezni a minta teljes 3 H-tartalmától elválasztott gázelegyből a 14 C-aktivitás külön, a triciumtól függetlenül ugyancsak közel 100%-os hatásfokkal mérhető; így feleslegessé válik az anyagminta izotóp-tartalmának meghatározásához a radioaktivitás mérése során energiadiszkrimináció alkalmazása. Végül a találmány alapja az a felismerés, hogy ha megfelelő gázt vagy gázelegyet alkalmazunk számlálógázként, vagy a hidrogén gázmintát valamely kémiai reakció segítségével olyan vegyületté alakítjuk, amely magában is számlálógázként használható, az így kapott gázminta különösebb tisztítás nélkül szintén alkalmas a radioaktivitás mérésére. Lényegében ez a felismerés azt is lehetővé tette, hogy a mérési eljárás teljesen automatikusan, manuális beavatkozástól mentesen, kizárólag szeleprendszerek automatikus működtetésével egy adott berendezésben kivitelezhető legyen. A találmány eljárás 3 H-izotóppal jelzett, valamint 3H- és 14 C-izotóppal együttesen jelzett anyagok, főként szerves vegyületek és biológiai eredetű anyagminták izotóptartalmának mérésére gázfázisban, a minta hidrogén-tartalmának vízzé, illetve széntartalmának gázzá, előnyösen széndioxid gázzá történő egyidejű oxidatív átalakítása, majd a víz és széndioxid elválasztása után a víz 3 H-tartalmának gázzá alakítása, és a 3 H, valamint adott esetben 14 C-tartalmú gázok egymástól elkülönítetten detektáló egységbe juttatása és radioaktivitásának meghatározása útján. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a 3 H-radioaktivitást hordozó víz triciumtartalmát vízvisszatartásra vagy vízmegkötésre alkalmas aktív hidrogént tartalmazó kontakt katalizátoron, előnyösen alumíniumoxidon és/vagy alumíniumhidroszilikáton megkötjük, a gázelegyet, amely 14 C-tartalmú anyag esetén 14 C0 2 -t is tartalmaz, elvezetjük, és adott esetben tisztítás után számlálógázzal detektáló egységbe juttatjuk, majd a megkötött tríciumot a katalizátor felületéről cserereakció révén alkalmas gázárammal, előnyösen hidrogén gázárammal folyamatosan gázfázisba visszük, és változatlan állapotban, vagy valamely kémiai átalakítás során kapott vegyülete formájában számlálógázzal, előnyösen szénhidrogén gázzal vagy ilyen gázok elegyével detektáló egységbe vezetjük. A találmány értelmében kontakt katalizátorként előnyösen használhatnak cserereakcióba vihető hidrogént tartalmazó alkáli-, alkáliföld- vagy földfém-oxidokat és -szilikátokat, -szulfátokat, -karbonátokat, -hidro-5 szilikátokat, valamint olyan anyagokat, amelyek ezeket tartalmazzák, pl. égetett agyagásványokat, molekulaszitákat, zeolitákot. A kontakt katalizátor felületén kötött trícium tetszőleges mennyiségű gáz átvezetése esetén is stabilan kötött, 10 kivéve azt a néhány speciális gázt, illetve gázelegyet, amelyet eljárásunk szerint éppen a trícium gázzá alakításához használunk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint az elkülönített trícium gázzá alakítását 15 a katalizátor felületén végbemenő H2 +TkatH^ kat+TH cserereakció révén folyamatosan hidrogéngázzal végezzük. 20 A cserereakció véghezvitelére más aktív hidrogéntartalmú gázok is alkalmasak, így pl. H2 S, azonban a további műveletek folyamán nem előnyösebbek a hidrogénnél. Az így kapott gáz, amely az anyagminta teljes 3 H-25 tartalmát magába foglalja, közvetlenül a detektáló egységbe vezethető számlálógázzal, előnyösen szénhidrogéngázzal vagy ilyen gázok elegyével, vagy pedig átalakítható valamely kémiai reakcióban, és az így kapott gáz önmagában vagy számlálógázzal ugyancsak 30 a detektáló egységbe vezethető. Előnyös például a találmány szerinti eljárás egy olyan változata, amikor hidrogénező katalizátor jelenlétében a kapott 3 H-tartalmú hidrogén gázmintát telítetlen szénhidrogénekkel, előnyösen butadiénnel reagáltatjuk, 35 és a kapott szénhidrogéngázt, amely kémiailag kötött formában az eredeti gázminta térfogatánál kisebb térfogatban tartalmazza az anyagminta 3 H-tartalmát, számlálógázként közvetlenül a detektáló egységbe vezetjük. Ilyen esetben különösen előnyösek azok a kémiai 40 reakciók, amelyek során molszámcsökkenés történik és így a gázmihta térfogata jelentősen redukálható. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös változata szerint a gázminta előkészítéséhez szükséges oxigén, illetve hidrogén gázt elektrolizáló cellában in situ állítjuk 45 elő. Az alkalmazandó nagy áramerősség következtében ilyenkor jelentős mennyiségű ózon is keletkezik, amely elősegíti az anyagok gyors és kvantitatív elégetését. A cellákra adott feszültség változtatásával a gázsebesség igen pontosan szabályozható. 50 A találmány szerinti eljárás egy további előnyös kiviteli módja szerint a gázminta-előkészítés műveleteinek sorrendjét és manuális beavatkozás nélküli folyamatosságát elektromechanikusán vagy pneumatikusan működtetett adagolószerkezet és gázszelepek biztosítják, 55 amelyek vezérlését tetszés szerint beállítható időprogramadó végzi. A találmány továbbá készülék a fenti mérési eljárás kivitelezésére. A találmány szerinti készüléknek adagolószerkezete, ehhez csatlakozó, az anyagminta hidrogén-60 tartalmának vizzé, illetve szén tartalmának gázzá alakítására szolgáló égető egysége, az utóbbihoz csatlakozó, a víz tricium-tartalmának elválasztására és gázzá alakítására szolgáló kontakttal töltött reaktora, a reaktorhoz csatlakozó detektáló egysége© és ehhez kapcsolódó 65 regisztráló egysége van. A berendezés egy előnyös kiviteli 3
