Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Имеются три основных типа взаимного расположения источника и эмульсии (рис. 6-4): 1) источник погружен в слой эмульсии, толщина которого превышает максимальную длину трека; 2) источник расположен на поверхности (обычно на предметном стекле микроскопа) и покрыт слоем эмульсии, толщина которого больше максимальной длины трека; 3) источник расположен на поверхности, и толщина слоя эмульсии намного меньше максимальной длины трека. В первом и втором вариантах можно наблюдать всю длину трека, хотя во втором видна только половина всех треков (другая половина никогда не попадает в эмульсию). В третьем варианте видно только начало грека. Ниже мы увидим, что эти три типа находят различное применение.
На рис. 6-5 схематически показаны треки частиц с низкой, средней и высокой энергией для каждого из трех вариантов приготовления образцов. Обратите внимание на существенные различия.
А Б В
средняя
энергия
высокая
энергия
РИС. 6-5.
Вид треков р-частиц с низкой (3Н), средней (14С) и высокой (32Р) энергией в толстом слое эмульсии, на толстом и на тонком слоях.
Обратите внимание, что треки р-частиц с высокой энергией на тонкой эмульсии превращаются в точки, а треки fj-частиц с низкой энергией полностью теряются в фоне при использовании толстого слоя эмульсии. А — эмиттер в толстом слое; Б — эмиттер на поверхности толстого слоя эмульсии; В — эмиттер на поверхности такой эмульсии.
Факторы, влияющие на выбор изотопа и соотношение эмиттер—эмульсия
В любом эксперименте желательно получить высокое разрешение, высокую эффективность и низкий уровень фона. В этом разделе обсуждаются способы, с помощью которых это достигается.
Разрешение
Разрешение может означать возможность определения положения источника излучения, возможность различения индивидуальных зерен с целью точного счета зерен, возможность различения двух источников излучения и т. д. В первую очередь обсудим две первые возможности.
На разрешение влияет тип изотопа. При увеличении энергии эмиттера треки становятся длиннее с меньшим числом зерен вблизи точки излучения (рис. 6-5). При этом уменьшается способность локализовать эту точку, так как зерна в области низкой плотности вблизи источника становится трудно отличить от зерен фона. Следовательно, изотопы, дающие искривленные треки (например, 14С), нельзя использовать для локализации источника с хорошим разрешением. Если энергия достаточно велика для того, чтобы треки были длинными и прямыми, как в случае 32Р, разрешение улучшается при достаточно большой удельной активности источника, позволяющей получить множество треков. В этом случае треки легко экстраполируются, давая хорошо определяемую точку, в которой они берут начало. Это детально будет описано в примере 6-А.
Если источник имеет большой объем или расположен далекЪ от эмульсии (вместо того, чтобы находиться с ней в прямом контакте), разрешение будет хуже, так как зерна будут находиться далеко от источника.
Размер зерен также существенно влияет на разрешение, поскольку единичное зерно может быть экспонировано за счет взаимодействия с чем-либо внутри кристалла. Поэтому у больших зерен центр может находиться на значительном расстоянии от пути частицы, что приводит к ухудшению разрешения при ло: кализации источника. Более того, если источник представляет собой набор эмиттеров, расположенных очень близко друг к другу и являющихся изотопами, распад которых может привести к экспонированию только одного зерна (например, 3Н), счет распадов (в данном случае определение числа эмиттеров) по каждому зерну может быть точным только в том случае, когда размер зерен достаточно мал, чтобы их можно было отличить от
неэкспонированных. Следовательно, если размер зерна велик (больше, чем расстояние между эмиттерами), нарушается равенство между числом распадов и числом зерен.
На разрешение влияет и чувствительность эмульсии, т. е. энергия, необходимая для активации кристалла. Это легко понять, если вспомнить, что плотность зерна всегда больше в конце трека, чем в его начале, поскольку на единицу длины теряется большая энергия при меньшей энергии частицы. Отсюда, если эмульсия требует значительной потери энергии для экспонирования зерна, то частицы с большой энергией не будут экспонировать зерна, пока не достигнут конца трека. Это выражается в отсутствии зерен вблизи источника и соответствующем увеличении их числа вдали от источника, что уменьшает разрешение.
Эффективность
В идеале каждый распад должен давать трек. Однако, поскольку частица сначала должна достигнуть эмульсии, трек возникает не всегда. Здесь существуют две основные проблемы: первая состоит в том, что в случае образца на поверхности эмульсии только половина излучаемых частиц будет попадать в эмульсию, а вторая связана с тем, что даже если* образец погружен в эмульсию, происходит самопоглощение энергии самим образцом из-за того, что он имеет вполне определенную толщину. Для изотопов с высокой энергией, таких, как 32Р, самопоглощение не создает серьезных затруднений; например, образец толщиной 5 мкм (обычно максимальная толщина для большинства клеток или срезов тканей) поглощает менее 1% энергии. Для изотопов с меньшей энергией, таких, как 14С и 3SS, через слои толщиной 5 и 10 мкм проходит 82 и 70% энергии частиц соответственно. Для изотопов с низкой энергией, таких, как 3Н, самопоглощение существенно: при 0,5 мкм эффективность составляет только 16%, а при 5 мкм — 4%. В мелких клетках, например в бактериальных, 3Н может быть определен с эффективностью 27%.
