Исследование биологических макромолекул электрофокусированием иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами - Остерман Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
Вторичные электроны появляются в результате протекания Двух различных физических явлений. Первое из них — это фотоэффект. Вся энергия у-кванта передается одному из наружных электронов атома сцинтиллятора. Электрон вырывается из оболочки атома и начинает двигаться со скоростью, которая соответствует разности энергии v-кванта и энергии связи электрона с атомом. На своем пути этот электрон сталкивается с другими молекулами сцинтиллятора и возбуждает их, как описано выше. Затем следует высвечивание энергий возбуждения и регистрация суммарного светового импульса с помощью ФЭУ. Коль скоро энергия у-излучения, проникающего в сцинтиллятор, определенна, то строго определенное значение имеет и начальная энергия каждого из электронов, возникающих в результате фотоэффекта. Соответственно и в спектре световых импульсов этим электронам будут отвечать полосы, лежащие в узких диапазонах интенсивностей (рис. 50).
Второй физический эффект, обусловливающий появление способных вызвать сцинтилляцию электронов,— это эффект Комптона. Его механизм схематически поясняет рис. 51. у-Квант в этом случае испытывает «упругое соударение» со свободным, находящимся вне кристаллической решетки электропроводящего сцинтиллятора электроном. Часть энергии у-кванта переда-
/
Е
Рис. 49. Изменение спектра сцинтилляций в результате тушения
Пунктир — исходный спектр без тушения; сплошная линия — тот же спектр в присутствии тушителя; обозначения ~ см. рис, 48.
Рис* 50. Спектр распределения сцинтилляций при регистрации у-излучения с помощью твердого сцинтиллятора
Е — энергия вторичных (3-частиц; 1 — сцинтилляции от фотоэлектронов; 2 — от комптонов-ских электронов
ется электрону, а сам у-квант, уже с меньшей энергией, изменив, подобно бильярдному шару, направление своего распространения, продолжает движение в толще сцинтиллятора, испытывая все новые соударения, пока не израсходует весь свой запас энергии или не покинет пределы сцинтиллятора. В соответствии со случайным характером таких соударений на пути у-кванта возникает делая серия «комптоновских электронов», энергии которых перекрывают широкий интервал значений. Эти электроны тоже порождают вспышки сцинтилляций и образуют сплошной спектр световых импульсов, заполняющий на рис. 50 весь диапазон интенсивностей свечения, вплоть до максимального значения, отвечающего полной энергии v-кванта (при «лобовом» соударении). В силу точно выполняющихся статистических законов такой спектр носит не случайный характер, а строго соответствует природе сцинтиллятора и характеру у-излучения.
Эффективность регистрации у-излучения всегда меньше 100%, так как часть 7-квантов покидает сцинтиллятор, не испытав ни одного «плодотворного» столкновения. В связи с этим толщину монокристалла сцинтиллятора желательно увеличи-
Рис. 51. Эффект Комптона
Eyf Еу— энергия 7-КВапта до и после соударения с электроном; — энергия поступательного движения электрона
вать. Ь современных счетчиках 7-излучения используют кристаллы толщиной до 75 мм.
В твердых сцинтилляторах нет тушения, поскольку сами они изготавливаются очень чистыми, а препарат остается вне сцинтиллятора. Твердый сцинтиллятор не регистрирует внешнего p-излучения, даже от 32Р, так как его обычно помещают в защитный алюминиевый кожух.
Для регистрации 7-излучения, вообще говоря, пригодны и жидкие сцинтилляторы. В них разыгрываются точно такие же процессы генерирования и регистрации вторичных электронов, как в твердых сцинтилляторах, хотя и с заметно меньшей эффективностью. Зато с помощью жидких сцинтилляторов можно регистрировать одновременно у- и p-излучение в препаратах, несущих «двойную» радиоактивную метку. Впрочем, имеются фирменные смеси жидких сцинтилляторов, которые почти не уступают твердым при регистрации мягкого 7-излучения (см. ниже). В таких смесях можно просчитывать радиоактивность 1гз1 с эффективностью до 60% одновременно со счетом радиоактивности 3Н или 14С. При этом регистрируются и электроны Оже.
ПРИНЦИПЫ устройства жидкостного СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО СЧЕТЧИКА
Фотоумножитель
Как уже упоминалось, регистрация световых импульсов осуществляется с помощью специальных высокочувствительных электровакуумных устройств — фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). Познакомимся в самых общих чертах с принципом их работы.
Схема ФЭУ изображена на рис. 52. Импульсы света попадают на фотокатод, покрытый специальным составом, который под действием этих импульсов испускает электроны (фотоэффект); Воздух из трубки ФЭУ удален. Вдоль ее длины, чередуясь по двум противоположным сторонам, размещены изогнутые металлические пластинки — диноды. На них с цепочки сопротивлений делителя подается большое положительное напряжение, возрастающее от динода к диноду по мере удаления от катода. Каждый импульс света, в зависимости от своей интенсивности, высвобождает из фотокатода от нескольких штук до нескольких сотен электронов. Зарегистрировать такой «электрический ток» невозможно. Однако под действием электрического поля эти электроны устремляются к первому диноду, разгоняются и бомбардируют его поверхность. Поверхность же эта обработана таким образом, что каждый с силой ударяющий в нее электрон выбивает несколько вторичных электронов. Они, в свою очередь, под действием разности потенциалов между соседними динодами разгоняются и бомбардируют следующий динод. Число вылетающих электронов нарастает лавинообразно, так что
