生物樣品14C液閃測量分析方法中的閃爍液研究

高陽　朱月龍　谷韶中　王容仁

【摘 要】氧彈燃燒液閃測量法是目前較為廣泛使用的生物樣品14C的分析方法。其原理是將生物樣品燃燒生成的二氧化碳吸收后和閃爍液混合進(jìn)行測量，業(yè)內(nèi)通常選用商品閃爍液。建立生物樣品14C的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，就必須尋求替代商品閃爍液的標(biāo)準(zhǔn)試劑配制方法。本文通過試驗(yàn)，確立了配制閃爍液所需的試劑，建立了適用于氧彈燃燒法測量生物樣品14C的閃爍液配方。條件試驗(yàn)結(jié)果表明，自配閃爍液可以代替商品閃爍液。

【關(guān)鍵詞】氧彈燃燒；生物樣品14C；液體閃爍計(jì)數(shù)；閃爍液

中圖分類號： X837 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0258-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.116

Study on the Scintillation Liquid used in the Liquid Scintillation Counting Analysis Method of 14C in Biological Samples

GAO Yang ZHU Yue-long GU Shao-zhong WANG Rong-ren

（CNNC Nuclear Power Operations Management Co.，Ltd， Zhejiang Jiaxing 314300， China）

【Abstract】As an analysis method of 14C in biological samples， oxygen bomb combustion method is widely used now. The principle is to absorb carbon dioxide produced by the combustion of biological samples firstly， and then to measure the mixture of the scintillation liquid. Here the scintillation liquid is usually referred to PE scintillation liquid. Implementation of the analytical method standard of 14C in biological samples， it is necessary to seek alternative PE scintillation liquid standard reagent preparation method. After the preparation of the reagent， the suitable formula was finally established by tests. The condition experiment results showed that the PE scintillation liquid can be replaced by the self match scintillation liquid.

【Key words】Oxygen bomb combustion； 14C in biological samples； Liquid scintillation counting； Scintillation cocktail

氧彈燃燒液閃測量法是目前比較普遍使用的生物樣品14C分析方法，尤其是針對環(huán)境生物樣品。本方法通過氧彈燃燒將干燥的生物樣品轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，利用堿性有機(jī)試劑吸收生成的二氧化碳，與有機(jī)閃爍液混合制備成待測樣品，放入液閃譜儀中測量。[1-3]此方法在國際上也有較為普遍的使用，例如加拿大、法國、日本等國。在國內(nèi)實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，有必要推出關(guān)于生物樣品14C分析方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我單位承擔(dān)了此項(xiàng)分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)的編寫工作。在此之前，已經(jīng)完成了該方法的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫并獲得發(fā)布[4]。

建立標(biāo)準(zhǔn)需要解決的問題有很多，其中最主要的就是商品閃爍液的替換。根據(jù)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》，在標(biāo)準(zhǔn)中要盡可能避免使用商品名。而且，在液體閃爍測量中，商品閃爍液不是唯一可用的試劑，是可以通過自行配制試劑替換的。通過對閃爍液配方的研究探索和各項(xiàng)條件實(shí)驗(yàn)，確定了自配閃爍液的配制方法，并將其寫入標(biāo)準(zhǔn)正文中。

1 閃爍液簡介[5-12]

閃爍液是一種用于液體閃爍計(jì)數(shù)測量的混合有機(jī)溶液。樣品發(fā)出的β粒子通過閃爍液時(shí)，其輻射能消耗于溶劑分子的電離和激發(fā)；溶劑分子激發(fā)后回到基態(tài)時(shí)釋放出能量傳給閃爍體，閃爍體從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)多余的能量以光子形式放出，這些具有溶質(zhì)特征波長的光子，隨后被光陰極探測，經(jīng)放大后在光電倍增管的陽極上形成足夠大的電脈沖。

閃爍液通常由一種或多種熒光體和溶劑混合而成，溶質(zhì)的濃度一般在1%以下。常用的第一閃爍體是PPO。它的熒光量子效率高，能在低溫下工作，是目前用量最大的第一閃爍體。有時(shí)為了使閃爍溶液與光電倍增管更好地匹配，除使用第一閃爍體外，閃爍溶液中還需加入第二閃爍體——移波劑。第二閃爍體的主要功能是吸收第一閃爍體發(fā)出的光以后，再發(fā)射波長較長的熒光，以增加光子的產(chǎn)額。常用的第二閃爍體有POPOP和bis-MSB等。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)使用的閃爍液主要是美國珀金埃爾默公司生產(chǎn)的PERMAFLUOR E+閃爍液（下文簡稱PE閃爍液）。PE閃爍液是專用于C-14樣品液體閃爍測量的，能夠有效減少樣品測量時(shí)的淬滅。根據(jù)廠商提供的PE閃爍液產(chǎn)品試劑安全數(shù)據(jù)，可以知道其主要成分為1，2，4-三甲苯，丙二醇甲醚，2，5-二苯基噁唑（簡稱PPO）和1，4-雙（2-甲基苯乙烯基）苯（簡稱bis-MSB）。

鑒于PE閃爍液已經(jīng)推廣應(yīng)用且效果良好，選擇PE閃爍液所用的試劑進(jìn)行自主配制，并進(jìn)行一系列試驗(yàn)，以期求得能夠代替PE閃爍液的最佳配方。

2 閃爍液配方的確定

2.1 試劑和設(shè)備

試驗(yàn)所需試劑主要有：四氯化碳，氮?dú)?，無水乙醇，氯化銨，基準(zhǔn)碳酸鈣粉末，3-甲氧基丙胺（用作吸收液），氫氧化鈉，鹽酸，氯化鈣，1，2，4-三甲苯，丙二醇甲醚，2，5-二苯基噁唑（簡稱PPO），1，4-雙（2-甲基苯乙烯基）苯（簡稱bis-MSB），含14C的正十六烷標(biāo)準(zhǔn)溶液等。

實(shí)驗(yàn)所需主要設(shè)備有：分析天平，二氧化碳滴定吸收裝置，磁力攪拌器，Quantulus 1220液閃譜儀等。

2.2 閃爍液的配制

參考PE閃爍液的配方，將第一閃爍體（PPO）和第二閃爍體（雙MSB）的配比參考空氣中C-14閃爍液的配比固定為20：1，結(jié)合丙二醇單甲醚的體積比例，確定兩種體積配比方案進(jìn)行閃爍液的配制。

2.3 閃爍液配方的選擇

在使用相同吸收液（3-甲氧基丙胺）吸收1.5g～1.6g的CO2（鹽酸滴定基準(zhǔn)碳酸鈣粉末的產(chǎn)物，下同）后，分別加入兩種配方的閃爍液，再加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)源，在相同的儀器上分別進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)測量。

上述數(shù)據(jù)表明：兩種配方的閃爍液配制的樣品，其外標(biāo)淬滅指示參數(shù)SQP（E）大致相同，但是2#樣品的探測效率明顯高于1#樣品。通過同使用商品閃爍液測量的SQP（E）（一般在650～700范圍內(nèi)）、探測效率（指定道址內(nèi)探測效率一般在70%～85%范圍內(nèi)）等多方面的比較，最終選擇配方2#作為閃爍液的替代配方。

3 自配閃爍液的性能測試

3.1 穩(wěn)定性檢驗(yàn)

用9mL3-甲氧基丙胺吸收1.5g～1.6g的CO2后，加入1mL含14C的正十六烷標(biāo)準(zhǔn)溶液，再與9mL的自配閃爍液/PE閃爍液配制兩個(gè)加標(biāo)樣品。將配制好的樣品分兩次測量，時(shí)間間隔為兩個(gè)星期。測量結(jié)果表明，自配閃爍液和PE閃爍液一樣，具有良好的測量穩(wěn)定性。

3.2 配比試驗(yàn)

按照吸收液和閃爍液的不同配比，配制10個(gè)本底樣品，在同一臺液閃譜儀中測量后，分別向本底樣品中加入1mL的標(biāo)準(zhǔn)源，記錄源重，然后放入同一臺液閃譜儀中再次測量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本底計(jì)數(shù)略有下降。探測效率、探測下限也都處于下降趨勢。結(jié)合本底計(jì)數(shù)、效率、吸收液體積和探測下限來看，可以選擇配比為9：9。

需要注意的是，吸收液和閃爍液的配比是可以變化的，這取決于測量儀器和不同的化學(xué)試劑。在變更化學(xué)試劑或測量儀器之后都需要重新做配比試驗(yàn)已選擇當(dāng)前最合適的配比，以期取得最佳的校正，有效降低測量誤差。

3.3 測量效率刻度

取兩個(gè)MAXI計(jì)數(shù)瓶，分別加入9mL的3-甲氧基丙胺，吸收1.5g～1.6g的CO2后分別加入自配閃爍液，放入液閃譜儀中測量本底。用微型移液器加入0.1mL含14C的正十六烷標(biāo)準(zhǔn)溶液后，再次測量。然后用微型移液器向樣品中加入2μL的四氯化碳淬滅劑再測量；重復(fù)五次以上，一旦測量結(jié)果的SQP（E）值降到550左右就停止。

通過本底和測量效率的數(shù)據(jù)分析，最終選擇道址范圍為100～350，在此范圍內(nèi)FM值處于較高值，本底相對較低。在100～350的道址范圍內(nèi)進(jìn)行淬滅—效率曲線繪制（見圖2），擬合公式的R2值都在0.98以上。利用擬合公式，結(jié)合各點(diǎn)的SQP（E）值進(jìn)行效率計(jì)算，測量效率與計(jì)算效率偏差都在±2%范圍內(nèi)（見表5）。

與以往利用PE閃爍液的淬滅效率擬合結(jié)果（擬合公式的R2值為0.984，測量的效率與計(jì)算的效率相比偏差都在-0.1%～2.6%范圍內(nèi)）相比，結(jié)果略好，表明自配閃爍液可以與PE閃爍液相媲美，完全可以代替成品。

3.4 相同樣品的測量比較

在前期對商品吸收液成功替換的基礎(chǔ)上，取某地青菜樣品，通過氧彈燃燒、堿液吸收等步驟制成碳酸鈣沉淀。將沉淀分成兩份，分別使用自配試劑（吸收液和閃爍液）和商品試劑（吸收液和閃爍液）配制出兩個(gè)待測樣品進(jìn)行測量。測量結(jié)果表明，自配試劑和商品試劑的效果相似，二者可以互為替代。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，自配閃爍液可以代替商品閃爍液寫入該方法分析標(biāo)準(zhǔn)的正文中。在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合所使用的液體閃爍譜儀和化學(xué)試劑，通過淬滅-效率曲線繪制，就能獲得最合適的效率校正。

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