V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Některé přístroje mají celý prostor detekčního systému
i zásobníku vzorků chlazený teplotu cca 4°C, což přispívá omezení šumů, chemiluminiscence i
příp.
Na výstupu koincidenčního obvodu tedy dostáváme impulsy jen tehdy, když detekována
scintilace vyvolaná zářením beta, zatímco šumové chemiluminiscenční impulsy propuštěny nejsou. Amplituda výstupních impulsů úměrná intenzitě scintilace, tedy energii
detekovaných elektronů detektor spektrometrické vlastnosti. Pro měření vzorků vodných roztocích vhodný
dioxanový scintilátor, který asi 10% mísitelný vodou.cz/DetekceSpektrometrie.htm (40 54) [15.
http://astronuklfyzika.2. Počet zaregistrovaných impulsů
za jednotku času úměrný radioaktivitě preparátu.6.
Energie záření beta předávána nejprve molekulám rozpouštědla. Vlastní scintilační látkou jsou některé
organické sloučeniny vyznačující fluorescencí. Např. mikrofiltrová fólie zachyceným vzorkem beta při ponoření
do scintilátoru nasákne stane průhlednou, takže vzniklé scintilace mohou být rovněž měřeny podobně jako v
běžném homogenním uspořádání. Nejčastěji používaným posunovačem spektra
je 1,4-bis-(5-p-tolyl-2-oxazolyl)-benzen (POPOP) jeho modifikace, koncentracích desetiny gramu/litr.2, pak šumy fotony chemiluminiscence vyvolají
impuls nezávisle vždy jen jednom fotonásobičů, zatímco velkého množství současně
emitovaných fotonů při pravé scintilaci vždy dopadne určitá část současně obou fotonásobičů. Použijeme-li tedy pro detekci světla kapalného
scintilátoru dvou fotonásobičů podle obr.
Pro lepší mísitelnost rozpouštědla vzorku scintilačního roztoku někdy dále přidávají sekundární
rozpouštědla, tkáňové solubilizéry gelotvorné přísady.6. Spektrum tohoto
emitovaného světla však rozloženo oblasti kratších vlnových délek než maximum spektrální citlivosti
fotokatody běžných fotonásobičů.
Celý detekční systém fotonásobiči samozřejmě uzavřen světlotěsném stíněném boxu, kam
se kyveta měřeným vzorkem, smíchaným kapalným scintilátorem, spouští přes světelnou
clonku pomocí elevátoru proběhnutí měření vysouvá zpět. Při všech těchto nestandardních metodách vlivem geometrie měření, absorbce
a zvýšeného zhášení detekční účinnost podstatně nižší než homogenních nezhášených vzorcích, avšak v
mnohých případech plně postačující někdy jedinou použitelnou metodou. Excitační energie těchto molekul pak přenáší
na molekuly vlastní scintilační látky, které při deexcitaci emitují fotony viditelného světla. Pro zvýšení detekční účinnosti proto scintilačního roztoku přidává
posunovač spektra, jehož molekuly absorbují primární fotony scintilace emitují následné světelné fotony nižší
energie, odpovídající spektrální oblasti maximální citlivosti fotonásobiče.2 je, vedle zvýšení
účinnosti detekce, potlačení nežádoucích impulsů pocházejících šumů fotonásobiče a
z chemiluminiscence. Laboratorní přístroje tohoto druhu
jsou většinou vybaveny mechanickým systémem vzorkoměniče kapacitě několika desítek až
stovek lahviček, který postupně zasouvá jednotlivé kyvety, uplynutí předvolené měřící doby je
vysouvá, posune zasune další lahvičku. Nejčastěji používanými rozpouštědly jsou toluen 1,4-dioxan. Chemiluminiscence oproti scintilaci vyznačuje tím, při
jednom aktu vyzařuje jen jeden foton (nebo několik málo fotonů), zatímco scintilace je
zábleskem několika stovek nebo tisíc fotonů.
Důvodem použití dvou fotonásobičů koincidenčním zapojení podle obr. odpařování vzorků.
Při měření nízkoenergetického záření kapalných scintilátorech narážíme problém malého počtu
emitovaných fotonů, který může činit jen desítky fotonů jednu scintilaci.RNDr. použití odrazných zrcátek), dále též nízká absorbce záření vlastním scintilátoru.2008 12:15:07]
. Některé chemické reakce mezi materiálem vzorku scintilátorem mohou vést
k emisi světla chemiluminiscenci (viz níže), která fotonásobiči vyvolává falešné impulsy nemající
původ detekovaném záření beta. Jsou proto kladeny vysoké nároky
na vlastnosti fotonásobičů vysoká kvantová účinnost fotokatody pro daný spektrální obor posunovačích spektra
viz níže), nízký šum koprodukci koincidenčním zapojením fotonásobičů), dobrý optický kontakt fotonásobičů
se scintilátorem (vč.
Toto potlačení nežádoucích impulsů význam zvláště při měření vzorků tritia, kdy šumové impulsy
z fotonásobiče mají amplitudu srovnatelnou signálními impulsy pocházejícími z
detekce nízkoenergetického záření beta 3H.
Kapalné scintilátory složení vlastnosti
Kapalný scintilátor tvořen dvěma hlavními složkami: rozpouštědlem něm rozpuštenou vlastní scintilační
látkou. Používají především 2,5-difenyl 1,3-oxazol (PPO) 1,3,4-oxadiazol
(PBD) koncentracích okolo g/litr, scintilátorech bázi dioxanu pak naftalen. Někdy používá různých heterogenních směsí
kapalného scintilátoru měřeného vzorku.10.
Pro snímání světelných záblesků kapalného scintilátoru principu stačil jeden fotonásobič. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
světelné záblesky převádějí elektrické impulsy stejně jako tomu běžných scintilačních
detektorů.2
