Verfahren zur Messung der Radioaktivität radioaktiver Präparate
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Radioaktivität radioaktiver Präparate mittels einer Szintillatorflüssigkeit, sowie die hierfür verwendete Szintillatorflüssigkeit.
Die Radioaktivität radioaktiver Präparate wird in neuerer Zeit in vielen Fällen zweckmässig mit Hilfe einer sogenannten Szintillatorflüssigkeit gemessen. Derartige Flüssigkeiten stellen im allgemeinen Lösungen von Szintillatoren , d. h. von solchen Substanzen dar, welche die Fähigkeit haben, auf Anregung durch radioaktive, d. h. sehr kurzwellige Strahlen hin, Photonen zu emittieren. Diese Photonen werden alsdann auf bekannte Art und Weise mittels heute üblicher Photokathoden in elektrische Impulse umgewandelt und nach geeigneter Verstärkung gemessen.
Ein brauchbarer Szintillator soll folgende Eigen- schaften besitzen : a) er soll die Energie der radioaktiven Strahlung des Präparates möglichst vollständig absorbieren ; b) er soll einen möglichst grossen Teil der absorberten Ener, gie in Photonen umwandeln, d. h., er soll eine möglichst grosse Quantenausbeute haben ; c) er soll so gut wie möglich in demjenigen Wellen- längenbereich emittieren, für welchen die heute vorhandenen Photokathoden am empfindlichsten sind, d. h. seine Emissionskurve soll im Idealfall den gleichen Verlauf wie die Empfindlichkeitskurve der Photokathode haben.
Bis jetzt wurde als Szintillatorflüssigkeit im allge- meinen eine ungefähr 0, 4"/oige Lösung von 2, 5-Diphenyloxazol (PPO) in einem aromatischen Kohlenwas serstoff, meist Toluol, verwendet. Da die Emissionskurve. dieser Substanzen meist in einem zu kurzwelligen Bereich liegt, bedarf es der Mitverwendung einer weiteren Substanz, welche die Emissionskurve des Szintillators gegen den langwelligen Bereich des Spektrums verschiebt ;
man nennt solche Substanzen sekundäre Szin tillatoren oder Wellenlängenverschieber (wave length shifter). Als Wellenlängenverschieber wird heute zumeist 1, 4-Di- (5-phenyl-2-oxazolyl)-benzol (POPOP) verwendet.
Die Verwendung eines Systems von zwei Substanzen ist jedoch nachteilig, da es nötig ist, die Menge dieser Substanzen, genau aufeinander abzustimmen. Zudem sind sowohl das PPO als auch das POPOP sehr kost spielig, so dass sie im allgemeinen nur zur Radioaktivitätsmessung kleiner Präparate eingesetzt werden kön- nen. Um grössere Präparate auf ihre Radioaktivität zu untersuchen, verwendet man anstelle des teuren PPO das billigere Terphenyl. Dieses ist aber bei tiefen Tem peraturen schlecht löslich ; zudem benötigt es, ebenso wie das PPO, einen Wellenlängenverschieber.
Erfindungsgemäss ist es nun möglich, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, indem man eine Szintillatorflüssigkeit verwendet, die als Szintillator einen optischen Aufheller der Formel I enthält,
EMI1.1
in der Rt und R2 je Wasserstoff oder einen gagebenenfalls sub stituierten aliphatischen, alicyclischen, aromatisch isocyclischen oder gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Rest und Ri und Ra zusammen mit dem Stickstoffatom auch einen gesättigten hetero- cyclischen Rest, Ra einen gegebenenfalls nichtionogen substituierten
Phenylrest, X Halogen,
einen Ätherrest oder einen Aminorest der
Formel
EMI2.1
in der Rt'und R2'je Wasserstoff oder einen der unter R, und R2 definierten Reste darstellen, bedeuten.
Besonders günstig sind Aufheller der Formel I, in der je eine Alkylgruppe, namentlich eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise die Äthylgruppe, X Halogen, insbesondere Chlor, oder eine Dialkylaminogruppe mit niederem Al- kylrest, und Rs den Phenylrest bedeuten.
Optische Aufheller der Formel I sind in der deutschen Patentschrift Nr. 1096 909 beschrieben. Man erreicht mit diesen optischen Aufhellern gegeniiber der bisher verwendeten Szintillatorkombination von PPO und POPOP den Vorteil, mit nur einer einzigen Substanz auszukommen. Zudem wirken diese optischen Aufheller auch als Wellenlängenverschieber und sie sind im Vergleich zu der PPO-POPOP-Kombination ausserordentlich preiswert.
Erfindungsgemäss verwendet man die optischen Aufheller vorteilhaft in organischer Lösung von 0, 0001 bis 4, 0 Gewichtsprozent Gehalt, vorzugsweise von 0, 01 bis 4, 0 Gewichtsprozent bezogen auf die Lösungsmittel- menge.
Sofern diese optischen Aufheller als Wellenlängenverschieber, beispielsweise für bereits bekannte Szintillatoren, wie Terphenyl oder PPO, eingesetzt werden sollen, verwendet man sie in Grössenordnungen von 0, 0001 bis 0, 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0, 001 bis 0, 01 Gewichtsprozent bezogen auf die Lö sungsmittelmenge. Als Lösungsmittel kommen die in solchen Fällen üblichen, vor allem aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Toluol, aber auch aliphatische Alkohole, namentlich Alkylenglykolmonoalkyl- äther, wie Athylenglykolmono-methyl-oder-äthyläther, in Betracht.
Die erfindungsgemäss verwendeten Szintillatorlösungen eignen sich sehr gut fiür die Radioaktivitäts- messung radioaktiver Präparate. Man erhält mit ihnen mindestens ebensogute Messresultate wie mit der bisher zu diesem Zwecke verwendeten Kombination PPO und POPOP, ohne jedoch die genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Er findung.
Beispiel 1
Eine Szintillatorlösung gemäss Kolonne I der Tabelle 1, die sich in einer Glasküvette befindet, wird durch 624¯KeV-Konversionselektronen von 7±s angeregt.
Die entstandenen Photonen werden in einem Photomultiplier in elektrische Impulse umgewandelt und die Höhe der letzteren in einem Impulshöhenanalysator gemessen. Die Messanordnung entspricht derjenigen von Hayes et al, Nucleonics 13, 38, (1955). Zur-Beurteilung der Wirksamkeit des Szintillators wird die relative Im pulshöhe im Vergleich zur Impulshöhe des Gemisches von 5 g PPO und 0, 3 g POPOP pro Liter Toluol bestimmt. Alle Messungen erfolgen bei Raumtemperatur, wobei die Szintillatorlösung und der Photomultiplier sich unter vollkommenem Lichtabschluss befinden.
Die erhaltenen Messresultate sind in Kolonne II der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. In den nachfolgenden Tabellen bedeuten : Szintillator No. 1
EMI2.2
Szintillator No. 2
EMI2.3
Szintillator No. 3
EMI2.4
1 abeie !
EMI2.5
<tb> u
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<tb> <SEP> p
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<tb> <SEP> O
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<tb> <SEP> o
<tb> i% <SEP> a) <SEP> :
<SEP> o <SEP> pi <SEP> z
<tb> 1 <SEP> 5 <SEP> Toluol <SEP> 102, <SEP> 0 <SEP> /o
<tb>
Beispiel 2
Die Aktivität radioaktiver Präparate wird mit Hilfe erfindungsgemässer Szintillatoren wie folgt. geprüft :
Zu 10 ml einer Szintillatorlösung werden mit Mikropipetten ab, gemessene Volumina einer mit 14C marierten Lösung Natriumacetat hinzugefügt, und die Aktivi tät wird in einem Koinzidenz-Spektrometer (Nuclear Chicago Mod. 701) gemessen. Zur Bewertung der Szintillatoren wird die Zählausbeute (Quotient von Zählrate und Zerfallsrate) im Verhältnis zur Zähla. us- beute von PPO + POPOP bestimmt. Alle Messungen erfolgen bei Raumtemperatur.
Da für die Messungen nur niedrige Aktivitäten an 14C verwendet werden, wie das meistens auch in der Praxis der Fall ist, müssen durch geeignete Einstellung der Photomultiplier-Hochspannung und der Impulshöhendiskriminierung die Zählausbeute S und der Nulleffekt B so verändert werden, dass die Werte von S2/B ein Maximum aufweisen. Die Einstellung ist u. a. von der Photonenausbeute des Szintillators abhängig. In der folgenden Tabelle 2 wird daher jeweils die Hochspannung angegeben, bei welcher eine optimale Zählausbeute gemessen wird.
Als Szintillatoren verwendet man die in Beispiel 1 genannten Verbindungen Nr. 1, 2 und 3.
Tabelle 2
EMI3.1
<tb> <SEP> Po
<tb> O) <SEP> o
<tb> j <SEP> ! <SEP> -s, <SEP> L <SEP> ay <SEP> Pa <SEP>
<tb> ; <SEP> o
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<tb> 2 <SEP> do <SEP> 4 <SEP> 1190 <SEP> 97, <SEP> 00/o
<tb> 3 <SEP> do <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1250 <SEP> 91, <SEP> 0 <SEP> /o
<tb>
Beispiel 3
Die in den Beispielen 1 und 2 genannten Szintillato- ren werden auf ihre Verwendbarkeit als Wellenlängen- verschieber oder sekundärer Szintillator geprüft. Hierbei dient p-Terphenyl als primärer Szintillators.
Zu einer Lösung von 4. g/Liter p-Terphenyl in Toluol wird der Wellenlängenverschieber in den nachstehend in Tabelle 3, Kolonne II angegebenen Konzentration gegeben. Nach der in Beispiel 2 angegebenen Methode wird die Zählausbeute einer mit 14C markierten Lösung von Natriumacetat gemessen und das Verhältnis derselben zur Zählausbeute von PPO + POPOP in nachfol tender Tabelle 3, Kolonne III bestimmt.
Method for measuring the radioactivity of radioactive preparations
The present invention relates to a method for measuring the radioactivity of radioactive preparations by means of a scintillator liquid, as well as the scintillator liquid used for this purpose.
The radioactivity of radioactive preparations has recently been measured in many cases using a so-called scintillator fluid. Such liquids are generally solutions of scintillators, i. H. of those substances which have the ability to react when excited by radioactive, i.e. H. very short-wave rays to emit photons. These photons are then converted into electrical impulses in a known manner by means of photocathodes which are common today and measured after suitable amplification.
A usable scintillator should have the following properties: a) it should absorb the energy of the radioactive radiation of the preparation as completely as possible; b) it should convert as large a part of the absorbed energy as possible into photons, d. that is, it should have as large a quantum yield as possible; c) it should emit as well as possible in the wavelength range for which the photocathodes available today are most sensitive, d. H. its emission curve should ideally have the same course as the sensitivity curve of the photocathode.
Up to now, an approximately 0.4% solution of 2,5-diphenyloxazole (PPO) in an aromatic hydrocarbon, mostly toluene, has generally been used as the scintillator liquid. Since the emission curve of these substances is mostly in a range that is too short it requires the use of another substance which shifts the emission curve of the scintillator towards the long-wave range of the spectrum;
Such substances are called secondary scintillators or wave length shifters. 1,4-Di- (5-phenyl-2-oxazolyl) -benzene (POPOP) is mostly used as a wavelength shifter today.
The use of a system of two substances is disadvantageous, however, since it is necessary to exactly match the amount of these substances to one another. In addition, both the PPO and the POPOP are very expensive, so that they can generally only be used to measure the radioactivity of small preparations. In order to examine larger preparations for their radioactivity, the cheaper terphenyl is used instead of the expensive PPO. However, this is poorly soluble at low temperatures; in addition, like the PPO, it requires a wavelength shifter.
According to the invention it is now possible to avoid the above-mentioned disadvantages by using a scintillator liquid which contains an optical brightener of the formula I as a scintillator,
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in which Rt and R2 are each hydrogen or an optionally substituted aliphatic, alicyclic, aromatic isocyclic or saturated or unsaturated heterocyclic radical and Ri and Ra together with the nitrogen atom also a saturated heterocyclic radical, Ra an optionally nonionogenically substituted one
Phenyl radical, X halogen,
an ether residue or an amino residue of
formula
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in which Rt 'and R2' each represent hydrogen or one of the radicals defined under R and R2.
Brighteners of the formula I in which one alkyl group, namely a lower alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, preferably the ethyl group, X is halogen, in particular chlorine, or a dialkylamino group with a lower alkyl radical, and Rs is the phenyl radical are particularly favorable.
Optical brighteners of the formula I are described in German Patent No. 1,096,909. With these optical brighteners one achieves the advantage over the previously used scintillator combination of PPO and POPOP that only a single substance is used. In addition, these optical brighteners also act as wavelength shifters and they are extremely inexpensive compared to the PPO-POPOP combination.
According to the invention, the optical brighteners are advantageously used in organic solution with a content of from 0.001 to 4.0 percent by weight, preferably from 0.01 to 4.0 percent by weight, based on the amount of solvent.
If these optical brighteners are to be used as wavelength shifters, for example for already known scintillators such as Terphenyl or PPO, they are used in the order of magnitude of 0.001 to 0.1 percent by weight, preferably from 0.001 to 0.01 percent by weight, based on the Amount of solvent. Suitable solvents in such cases are the mainly aromatic hydrocarbons, in particular toluene, but also aliphatic alcohols, namely alkylene glycol monoalkyl ethers, such as ethylene glycol monomethyl or ethyl ether.
The scintillator solutions used according to the invention are very suitable for measuring the radioactivity of radioactive preparations. With them you get at least as good measurement results as with the combination of PPO and POPOP previously used for this purpose, but without having to accept the disadvantages mentioned.
The following examples illustrate the invention.
example 1
A scintillator solution according to column I of Table 1, which is located in a glass cuvette, is excited by 624KeV conversion electrons of 7 ± s.
The resulting photons are converted into electrical pulses in a photomultiplier and the height of the latter is measured in a pulse height analyzer. The measuring arrangement corresponds to that of Hayes et al, Nucleonics 13, 38, (1955). To assess the effectiveness of the scintillator, the relative pulse height is determined in comparison to the pulse height of the mixture of 5 g PPO and 0.3 g POPOP per liter of toluene. All measurements are carried out at room temperature, with the scintillator solution and the photomultiplier being completely sealed off from light.
The measurement results obtained are summarized in column II of the table below. In the tables below: Scintillator No. 1
EMI2.2
Scintillator No. 2
EMI2.3
Scintillator No. 3
EMI2.4
1 abeie!
EMI2.5
<tb> u
<tb> I <SEP> Scintillator laser <SEP> ii
<tb> <SEP> p
<tb> <SEP> nS
<tb> <SEP> i <SEP> jazz <SEP> 0
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> m
<tb> <SEP> o
<tb> i% <SEP> a) <SEP>:
<SEP> o <SEP> pi <SEP> e.g.
<tb> 1 <SEP> 5 <SEP> Toluene <SEP> 102, <SEP> 0 <SEP> / o
<tb>
Example 2
The activity of radioactive preparations is determined as follows with the aid of scintillators according to the invention. checked :
Micropipettes are used to add 10 ml of a scintillator solution, measured volumes of a solution marinated with 14C are added to sodium acetate, and the activity is measured in a coincidence spectrometer (Nuclear Chicago Mod. 701). To evaluate the scintillators, the counting yield (quotient of counting rate and decay rate) in relation to the counting. us- yield determined by PPO + POPOP. All measurements are made at room temperature.
Since only low activities at 14C are used for the measurements, as is usually the case in practice, the counting efficiency S and the background B must be changed by suitable setting of the photomultiplier high voltage and the pulse height discrimination so that the values of S2 / B have a maximum. The setting is u. a. depends on the photon yield of the scintillator. In the following table 2, the high voltage is therefore given at which an optimal counting yield is measured.
The compounds No. 1, 2 and 3 mentioned in Example 1 are used as scintillators.
Table 2
EMI3.1
<tb> <SEP> Po
<tb> O) <SEP> o
<tb> j <SEP>! <SEP> -s, <SEP> L <SEP> ay <SEP> Pa <SEP>
<tb>; <SEP> or similar
<tb> cl) <SEP> o
<tb> <SEP> ex
<tb> z <SEP> a <SEP> ox. <SEP>. <SEP>. <SEP> 6 <SEP> a <SEP> rN & n
<tb> 1 <SEP> Toluene <SEP> 5 <SEP> 1180 <SEP> 97, <SEP> 0 '<SEP> / o
<tb> 2 <SEP> do <SEP> 4 <SEP> 1190 <SEP> 97, <SEP> 00 / o
<tb> 3 <SEP> do <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1250 <SEP> 91, <SEP> 0 <SEP> / o
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Example 3
The scintillators mentioned in Examples 1 and 2 are tested for their usability as wavelength shifters or secondary scintillators. Here, p-terphenyl serves as the primary scintillator.
To a solution of 4. g / liter of p-terphenyl in toluene, the wavelength shifter is added in the concentration given below in Table 3, column II. According to the method given in Example 2, the counting yield of a solution of sodium acetate labeled with 14C is measured and the ratio of this to the counting yield of PPO + POPOP is determined in Table 3, column III below.