生物样品14C液闪测量分析方法中的闪烁液研究

高阳　朱月龙　谷韶中　王容仁

【摘 要】氧弹燃烧液闪测量法是目前较为广泛使用的生物样品14C的分析方法。其原理是将生物样品燃烧生成的二氧化碳吸收后和闪烁液混合进行测量，业内通常选用商品闪烁液。建立生物样品14C的分析方法标准，就必须寻求替代商品闪烁液的标准试剂配制方法。本文通过试验，确立了配制闪烁液所需的试剂，建立了适用于氧弹燃烧法测量生物样品14C的闪烁液配方。条件试验结果表明，自配闪烁液可以代替商品闪烁液。

【关键词】氧弹燃烧；生物样品14C；液体闪烁计数；闪烁液

中图分类号： X837 文献标识码： A 文章编号： 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

氧弹燃烧液闪测量法是目前比较普遍使用的生物样品14C分析方法，尤其是针对环境生物样品。本方法通过氧弹燃烧将干燥的生物样品转化为二氧化碳和水，利用碱性有机试剂吸收生成的二氧化碳，与有机闪烁液混合制备成待测样品，放入液闪谱仪中测量。[1-3]此方法在国际上也有较为普遍的使用，例如加拿大、法国、日本等国。在国内实践应用的基础上，有必要推出关于生物样品14C分析方法的相关标准。我单位承担了此项分析方法国家标准的编写工作。在此之前，已经完成了该方法的企业标准编写并获得发布[4]。

建立标准需要解决的问题有很多，其中最主要的就是商品闪烁液的替换。根据GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》，在标准中要尽可能避免使用商品名。而且，在液體闪烁测量中，商品闪烁液不是唯一可用的试剂，是可以通过自行配制试剂替换的。通过对闪烁液配方的研究探索和各项条件实验，确定了自配闪烁液的配制方法，并将其写入标准正文中。

1 闪烁液简介[5-12]

闪烁液是一种用于液体闪烁计数测量的混合有机溶液。样品发出的β粒子通过闪烁液时，其辐射能消耗于溶剂分子的电离和激发；溶剂分子激发后回到基态时释放出能量传给闪烁体，闪烁体从激发态回到基态时多余的能量以光子形式放出，这些具有溶质特征波长的光子，随后被光阴极探测，经放大后在光电倍增管的阳极上形成足够大的电脉冲。

闪烁液通常由一种或多种荧光体和溶剂混合而成，溶质的浓度一般在1%以下。常用的第一闪烁体是PPO。它的荧光量子效率高，能在低温下工作，是目前用量最大的第一闪烁体。有时为了使闪烁溶液与光电倍增管更好地匹配，除使用第一闪烁体外，闪烁溶液中还需加入第二闪烁体——移波剂。第二闪烁体的主要功能是吸收第一闪烁体发出的光以后，再发射波长较长的荧光，以增加光子的产额。常用的第二闪烁体有POPOP和bis-MSB等。

现在业内使用的闪烁液主要是美国珀金埃尔默公司生产的PERMAFLUOR E+闪烁液（下文简称PE闪烁液）。PE闪烁液是专用于C-14样品液体闪烁测量的，能够有效减少样品测量时的淬灭。根据厂商提供的PE闪烁液产品试剂安全数据，可以知道其主要成分为1，2，4-三甲苯，丙二醇甲醚，2，5-二苯基噁唑（简称PPO）和1，4-双（2-甲基苯乙烯基）苯（简称bis-MSB）。

鉴于PE闪烁液已经推广应用且效果良好，选择PE闪烁液所用的试剂进行自主配制，并进行一系列试验，以期求得能够代替PE闪烁液的最佳配方。

2 闪烁液配方的确定

2.1 试剂和设备

试验所需试剂主要有：四氯化碳，氮气，无水乙醇，氯化铵，基准碳酸钙粉末，3-甲氧基丙胺（用作吸收液），氢氧化钠，盐酸，氯化钙，1，2，4-三甲苯，丙二醇甲醚，2，5-二苯基噁唑（简称PPO），1，4-双（2-甲基苯乙烯基）苯（简称bis-MSB），含14C的正十六烷标准溶液等。

实验所需主要设备有：分析天平，二氧化碳滴定吸收装置，磁力搅拌器，Quantulus 1220液闪谱仪等。

2.2 闪烁液的配制

参考PE闪烁液的配方，将第一闪烁体（PPO）和第二闪烁体（双MSB）的配比参考空气中C-14闪烁液的配比固定为20：1，结合丙二醇单甲醚的体积比例，确定两种体积配比方案进行闪烁液的配制。

2.3 闪烁液配方的选择

在使用相同吸收液（3-甲氧基丙胺）吸收1.5g～1.6g的CO2（盐酸滴定基准碳酸钙粉末的产物，下同）后，分别加入两种配方的闪烁液，再加入一定量的标准源，在相同的仪器上分别进行5个循环的连续测量。

上述数据表明：两种配方的闪烁液配制的样品，其外标淬灭指示参数SQP（E）大致相同，但是2#样品的探测效率明显高于1#样品。通过同使用商品闪烁液测量的SQP（E）（一般在650～700范围内）、探测效率（指定道址内探测效率一般在70%～85%范围内）等多方面的比较，最终选择配方2#作为闪烁液的替代配方。

3 自配闪烁液的性能测试

3.1 稳定性检验

用9mL3-甲氧基丙胺吸收1.5g～1.6g的CO2后，加入1mL含14C的正十六烷标准溶液，再与9mL的自配闪烁液/PE闪烁液配制两个加标样品。将配制好的样品分两次测量，时间间隔为两个星期。测量结果表明，自配闪烁液和PE闪烁液一样，具有良好的测量稳定性。

3.2 配比试验

按照吸收液和闪烁液的不同配比，配制10个本底样品，在同一台液闪谱仪中测量后，分别向本底样品中加入1mL的标准源，记录源重，然后放入同一台液闪谱仪中再次测量。

实验结果表明，本底计数略有下降。探测效率、探测下限也都处于下降趋势。结合本底计数、效率、吸收液体积和探测下限来看，可以选择配比为9：9。

需要注意的是，吸收液和闪烁液的配比是可以变化的，这取决于测量仪器和不同的化学试剂。在变更化学试剂或测量仪器之后都需要重新做配比试验已选择当前最合适的配比，以期取得最佳的校正，有效降低测量误差。

3.3 测量效率刻度

取两个MAXI计数瓶，分别加入9mL的3-甲氧基丙胺，吸收1.5g～1.6g的CO2后分别加入自配闪烁液，放入液闪谱仪中测量本底。用微型移液器加入0.1mL含14C的正十六烷标准溶液后，再次测量。然后用微型移液器向样品中加入2μL的四氯化碳淬灭剂再测量；重复五次以上，一旦测量结果的SQP（E）值降到550左右就停止。

通过本底和测量效率的数据分析，最终选择道址范围为100～350，在此范围内FM值处于较高值，本底相对较低。在100～350的道址范围内进行淬灭—效率曲线绘制（见图2），拟合公式的R2值都在0.98以上。利用拟合公式，结合各点的SQP（E）值进行效率计算，测量效率与计算效率偏差都在±2%范围内（见表5）。

与以往利用PE闪烁液的淬灭效率拟合结果（拟合公式的R2值为0.984，测量的效率与计算的效率相比偏差都在-0.1%～2.6%范围内）相比，结果略好，表明自配闪烁液可以与PE闪烁液相媲美，完全可以代替成品。

3.4 相同样品的测量比较

在前期对商品吸收液成功替换的基础上，取某地青菜样品，通过氧弹燃烧、碱液吸收等步骤制成碳酸钙沉淀。将沉淀分成两份，分别使用自配试剂（吸收液和闪烁液）和商品试剂（吸收液和闪烁液）配制出两个待测样品进行测量。测量结果表明，自配试剂和商品试剂的效果相似，二者可以互为替代。

4 结论

试验结果表明，自配闪烁液可以代替商品闪烁液写入该方法分析标准的正文中。在实际应用中，结合所使用的液体闪烁谱仪和化学试剂，通过淬灭-效率曲线绘制，就能获得最合适的效率校正。

【参考文献】

[1]谷韶中. 生物样品中的14C的制样方法研究[J]. 辐射防护通讯. 2008.28卷第一期

[2]施维泽，耿晓蓓，王容仁.环境样品中14C的测量[C].全國放射性流出物和环境监测与评价研讨会论文汇编.2003.11杭州

[3]谷韶中.环境14C监测的质量控制[J].辐射防护.2009.26卷第6期

[4]Q-CNNC JD 21-2017 生物样品中C-14活度的氧弹燃烧测定法

[5]Michael F.L Annunziata. Handbook of Radioactivity analysis（Second Edition）[M].北京：原子能出版社.2006

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[11]唐泉， 丘寿康， 左富琪等.液闪法测氚的一些优化条件和质量检验研究[J].核电子学与探测技术.2007年第27卷第2期

[12]张林，何莉苹，罗炫等.液体闪烁体的研究进展[J].中国核科学技术进展报告（第三卷）核电子学与核探测技术分卷.2013.9.