液体闪烁计数

液体闪烁计数（Liquifd scintillation counting）

液体闪烁计数所用的闪烁体是液态，即将闪烁体溶解在适当的溶液中，配制成为闪烁液，并将待测放射性物质放在闪烁液中进行测量。应用液体闪烁计数可达到4π立体角的优越几何测量条件，而且源的自吸收也可以忽略，对于能量低，射程短、易被空气和其它物质吸收的α射线和低能β射线（如3H和14C），有较高的探测效率，液体闪烁计数器是α射线和低能β射线的首选测量仪器。

1.探测机理

闪烁液产生光子的过程是，从放射源发出的射线能理，首先被溶剂分子吸收，使溶剂分子激发。这种激发能量在溶剂内传播时，即传递给闪烁体（溶质），引起闪烁体分子的激发，当闪烁体分子回到基态时就发射出光子，该光子透过透明的闪闪烁液及样品的瓶壁，被光电倍增管的光阴极接收，继而产生光电子并通过光电倍增管的倍增管的位增极放大，然后被阳极接收形成电脉冲，完成了放射能→光能→电能的转换。

2.闪烁液

液体闪烁计数系统作用的闪烁溶液，是指闪烁瓶中除放射性被测样品之外的其它组分，主要是有机溶剂和溶质（闪烁体），有时为了样品的制备或提高计数效率的需要，还加入其它添加剂。

⑴溶剂：从β源放射β射线到发射能被肖阴极接收的光妇的这一系列能量转移环节中，能量转移效率是很低的，只有少部分放射能量被利用来发射光子，其中放射源与溶剂之间，能量转移效率大约为5￣10％。对溶剂的选择，主要视其对闪烁体的溶介度和将放射能转移给闪烁体的效率而定。如果以一定浓度的闪烁体在甲苯溶液中产生的脉冲高度为100％，那么，凡能产生80％以上的脉冲高度的都定为溶剂，能使脉冲高度随其浓度上升而逐渐减小的称为稀释液，而在浓度很低时就能引起脉冲高度显著下降的叫淬灭剂。在液体闪烁计数系统中，一个好的溶剂应满足下列条件：①对闪烁体的溶介度高；②对放射源的转移效率高；③对闪烁发射的光子透明度高；④在无论有无助溶剂的帮助下都可以溶介放射性样品；⑤在计数器的工作温度下来结冰；⑥能够形成均相的测量溶液。一般认为，烷基苯是最好的溶剂，如甲苯，二甲苯。此外，苯甲醚也是比较好的溶剂。另外，对于含水量较多的样品，采用1，4－二氧不作为溶剂，因为该有机化合物的极性较大，既能很好地溶介闪烁体又可溶介含水量较多的样品，能改善计数效率，缺点是价格昂贵，冰点高，久放后产生淬灭作用很强的过氧化物，必须经纯化才能使用，并应加入0.001％的二乙基二硫代氨基甲酸钠或丁基氢氧基甲苯（BHT），以抑制纯化的二氧六环变质。溶剂在闪烁溶液中约占99％，因此，它的纯度对闪烁液的品质是很大的影响因素。溶剂中不发光的杂质、氧和水的含量多少，都关系到淬灭程度。原则上讲，溶剂应具有闪烁纯，即不含或很少含有影响闪烁计数的淬灭成分。实际证明，“分析纯”试剂可以不经纯化而直接使用。

⑵闪烁液：在液体闪烁计数系统中，闪烁体又称荧光体，是闪烁液的溶质，它的很多，根据其荧光特性及作用，可分为两类，即第一闪烁和第二闪烁体。

①第一闪烁体：（初级闪烁体）：常用的第一闪烁体：对联三苯（TP）：化学结构它是最早使用的闪烁体之一。它的计数率高，价格比较便宜，但是，在低温或含水溶液介度不高。2,5－二苯恶唑（PPO）：化学结构它是目前普遍使用的闪烁体，能很好地溶介在常用的溶剂中，在含水的情况下也是如此，在甲苯中的溶介度达200克／升以上。它的化学性质稳定，价格也较便宜。但是，它的最大缺点是有明显的浓度淬灭（自身淬灭），即随着PPO在溶剂中的浓度升高，计数效率下降。2-苯基－5－（4-二苯基）－1,3,4恶唑（PBD）：化学结构为它是已知的最有效的闪烁体之一。比PPO能耐受浓度淬灭，但是，它的溶介度低，尤其是在低温和含水样品存在时，溶介度下降更快，而且用量比PPO多两倍，价格昂贵。2-（4-t-丁基苯基）-5-（4-二苯基）－1,3,4,恶二唑（丁基－PBD）：化学结构为

它的溶介度比PBD高，其最大优点对化学淬灭和颜色淬灭不敏感，因此，可以获得较高的计数效率。

②第二闪烁体（次级闪烁体）：第二闪烁体的主要功能是吸收第一闪烁体发射的光子后，再在较长的波段上重新发射出荧光来，并能增加光子的产额。在高浓度下第二闪烁体起着一部分与第一闪烁体相同的作用（即接受激发溶剂分子的的退激能量，并发出荧光），此外，它还能与淬灭因子竞争，从而减少了第一闪烁被淬灭的程度。在下列一种或一种以上的情况下，必须在闪烁液中加入第二闪烁体：a. 样品中含有直接淬灭第一闪烁体的化合物；

b. 第一闪烁体浓度太高而引起强烈的自身淬灭，且发射的光谱范围与光电倍增管光阴及不匹配；

c. 计数器的光电倍增管光阴极对于较长波长的光谱响应比较好；

d. 测量的样品在近紫外区有明显的吸收。

常用的第二闪烁体有：1,4,双2（5苯基恶唑）苯（POPOP）它的溶介度小，在甲苯系统为1.2克／升，在二氧六环中为1.5克／升。溶介速度慢，通常需加热促其溶介，它是目前普遍使用的第二闪烁体。1,4双2（4－甲基－5－苯基恶唑基）-苯（DMPOPOP）：它的溶介度比POPOP大，在甲苯系列内为2.3克／升，在二氧六环内是0.8克／升，溶介速度也快，但没有POPOP的计数效率高，且需要较高的使用浓度。

此外，还有对－双（0-甲基苯乙稀基）苯，（双－MSB）和2-（4-二联苯基）－6-苯基苯并恶唑（PBBO），几种常用的初级闪烁体的荧光波长在3460－3800埃之间，而Cs-sb型光阴极的最大光谱响应波长为4000埃左右。因此，对于Cs-Sb材料的光阴极，仅用初级闪烁体不能很好地进行能量转移，计数效率很低，加入次级闪烁体后发射光谱波长增加到4180－4300埃，使其与Cs-Sb型光阴的光谱响应得到改善，能量转移较好，计数效率提高。Cs-K-Sb 型是双碱型光电倍增管，它的最大光谱响应波长比Cs-Sb型短。因此，不用次级闪烁体也可以有较好的计数效率。但是，考虑到次级体和其它功用，通常在实际工作中，往往都要使用次级闪烁体。

闪烁液中除了溶剂，闪烁体之外，有时还添加一些其它成分。为了增加闪烁液对含水样品的溶解能力，需加入助溶剂；为了改善计数效率，则加入抗淬灭剂。甲苯、二甲苯等有机溶剂极性很小，对水的溶介能力较差。当样品含水较多时，即使样品体积不大，也很难和甲苯中二甲苯互溶为透明的均相学府。有时样品的含水量虽然不大，但它的放射性水平很低，为了在较短的测量时间获得符合统计误差要求的计数往往需要增加样品的体积，这就等于增加了含水量，这样的样品也不能很好地和甲苯或二甲苯互溶，为此，要加入一定量的极性较大的有机溶剂，如甲醇，乙醇，乙二醇乙醚等，这些溶剂在非极性溶剂和水分子之间起着桥梁作用，既能和甲苯、二甲苯互溶，又能和水互溶，达到增加含水样品在闪烁液内的溶解度的目的，所以称之为助溶剂。par 助溶剂的淬灭作用较大要限制其用量，因而，可容纳的含水量也是有限的。其中乙二醇乙醚的极性大且学淬灭作用小，是常用的助溶剂。抗淬灭剂通常用在对含水量很大的样品测量或采用二氧六环作溶剂时，因为这种闪烁液淬灭作用大，为改善计数效率，加入抗淬灭剂萘是十分重要的。萘也是一种荧光物质，它可以抵消一部分淬灭作用，但是萘不能和对联三苯合用，尤其是在甲苯、二甲苯溶剂中，否则计数效率很低。液体闪烁计数器中，闪烁液的最佳体积可以在一定范围内有所变化，吸要能获得较高的计数效率，就应该采用较少的体积，尤其对于3H样品来说，较小体积的闪烁液还可以减少本底计数（大约0.5cpm／ml闪烁液），减少样品的自吸收。如果当样品中含有淬灭剂成分时，增加闪烁液的体积，可以经稀释作用来减少淬灭。

Triathler液体闪烁计数器

美国Triathler液体闪烁计数器是一种简便的，便携式的单井的测试仪器。测量时它可以迅速给出液体闪烁计数的结果。另外还可以选配一个碘化钠测量井，可进行伽玛测量。在液体闪烁计数这个模式下，有氢-3，碳-14，磷-32，磷-33的预置模式，并