Ветеринарная и сельскохозяйственная радиобиология. Методические указания к лабораторнопрактическим занятиям Для студентов факультетов ветеринарной медицины и технологии
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Тема 4 ПОДГОТОВКА ПРОБ К РАДИОМЕТРИИ Цель занятия: освоить методику подготовки проб для проведения радиометрических исследований. Материал: трава, сено, корнеклубнеплоды, зерно, мясо, кости, масло, молоко. Общие положения Поступившие в лабораторию пробы сверяют с описью. Хранение и предварительную подготовку проб проводят в специальном помещении, оборудованном лабораторным, столом, вытяжным и сушильным шкафом, муфельной печью, приспособлениями для мытья тары, посуды и при необходимости проб. Исследуемый материал перед взятием средней пробы тщательно перемешивают, обрабатывают как на первом этапе приготовления пищи. Корнеклубнеплоды промывают в проточной воде, с капусты удаляют покровные листья, пищевую зелень, ягоды, фрукты, овощи промывают проточной водой и измельчают с помощью ножа, мясорубки или овощерезки. Траву, сено, солому режут ножницами. В пробах мяса мышцы отделяют от костей, сухожилий и жира, а затем измельчают их ножом или с помощью мясорубки. Кости очищают от мышц, сухожилий, хрящей, костного мозга и измельчают костными щипцами. Пробы зерновых кормов измельчают с помощью мельницы. Жидкие пробы (молоко, сливки, вода) тщательно перемешивают. Пробы, подготовленные по рассмотренной методике, используют для экспрессного определения объемной и удельной активности гамма- и бета- излучающих нуклидов (метод «толстого» слоя). Пробы объектов ветнадзора с малым содержанием радионуклидов подвергают концентрированию. Для этого в зависимости от вида исследуемого материала, химических свойств определяемых радиоизотопов используют различные методы минерализации проб. Сухая минерализация основана на полном разложении органических веществ путем сжигания пробы в муфельной печи при контролируемом температурном режиме и состоит из трех последовательных этапов - высушивания, обугливания и озоления. На каждом этапе степень концентрирования радионуклида увеличивается. Высушивание проб Высушивание измельченных и взвешенных проб растительного происхождения до постоянной массы проводят в сушильном шкафу при температуре 80-100°С. Для обезвоживания жидких образцов во избежание их разбрызгивания рекомендуется применять инфракрасные лампы или песчаные бани. Пробы молока подкисляют соляной или уксусной кислотой, упаривают в фарфоровых чашках под инфракрасными лампами до сухого остатка, постепенно добавляя в них очередные порции молока. Высушивание заканчивают в сушильном шкафу при температуре 100 °С до постоянной массы сухого остатка. Пробы мяса, отделенные от жира, сухожилий и костей, сушат до постоянного веса в сушильном шкафу при температуре 80-100 °С. Кости отделяют от мягких тканей, костного мозга и сушат в сушильном шкафу при температуре 100-150 °С в течение 2-3 часов. Обугливание проб После установления постоянной массы пробы сухой остаток обугливают путем прокаливания на электроплитках или песчаных банях в вытяжном шкафу. Во избежание потери летучих радионуклидов не допускается воспламенения пробы. Для интенсификации процесса обугливания одновременно допускается обогрев чашки с пробой инфракрасной лампой. При обугливании пробы следует периодически перемешивать стеклянной палочкой, обеспечивая доступ кислорода в глубь пробы. Процесс обугливания считается законченным при прекращении вспучивания пробы и исчезновении дыма. Следует добиваться полного обугливания пробы. В противном случае при озолении не полностью сожженная проба спекается, т. е. превращается в стекловидный конгломерат, прочно фиксированный в фарфоровом тигле. Озоление проб Полученный обугленный материал переносят в фарфоровые чашки или тигли и проводят озоление — полное сжигание органических веществ. Тигли и чашки, предназначенные для озоления проб, должны быть подготовлены: их тщательно моют, высушивают, нумеруют, прокаливают в муфельной печи при температуре 900—1000 °С до постоянной массы, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Озоление проводят в муфельных печах при температуре не выше 400—500 °С, причем температуру повышают постепенно. Более высокая температура приводит к возгонке таких радиоизотопов, как йод _- 131, цезий — 137, свинец — 210. Стронций—90 более устойчив к температуре, поэтому озоление проб, загрязненных данным изотопом, можно проводить при 500—600 °С. При озолении в фарфоровых тиглях зернобобовых, картофеля, корнеплодов и других проб с высоким содержанием калия, во избежание сплавления вещества пробы с фарфоровыми тиглями температура не должна превышать 400°С. Для сохранности фарфоровых тиглей в процессе озоления температуру печи повышают постепенно, а охлаждают путем естественного остывания в выключенной печи с закрытой заслонкой. При проведении озоления обугленных проб в металлических кюветах, изготовленных из специальных сплавов (например, нержавеющая сталь типа 1Х18Н9Т и др.), процедуру озоления можно проводить в муфельной печи при температуре до 700-750°С. Основные достоинства термического концентрирования активности проб продовольствия путем сухой минерализации — универсальность и сравнительная простота процедур. Характерные недостатки — большая продолжительность, энергоемкость и неприятные запахи, сопровождающие обугливание и озоление некоторых видов продовольствия (молоко, мясо и др.). Разработаны специальные методики экспрессного химического концентрирования активности стронция, иттрия и цезия для некоторых видов продовольствия, не требующие сжигания вещества проб, и в то же время позволяющие в полной мере использовать преимущества бета-спектрометрического способа определения активности стронция-90 и гамма-спектрометрического способа определения активности цезия-137. Для жиров, молока, молочных продуктов, мяса, мясных продуктов приготовление счетных образцов оказывается более удобным, быстрым, менее трудоемким и дорогостоящим, чем обугливание или озоление. В процессе озоления рекомендуется периодически перемешивать золу стеклянной палочкой. Продолжительность озоления различна в зависимости от количества и вида органических соединений в пробе: для проб растительного происхождения оптимальным временем считается — 2—4 ч, для проб животного происхождения — 15—25 ч. Озоление считается законченным, когда зола приобретает светло-серый или серый цвет в зависимости от материала пробы. Зола мяса и крови имеет темно-серый и даже черный цвет. После остывания озоленную пробу переносят из муфельной печи в эксикатор, охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. По массе золы и сырой пробы, из которой получена зола, рассчитывают коэффициент озоления (Коз), который представляет собой отношение массы полученной золы к массе натурального (исходного) продукта.
Kоз = где m—масса золы; М — масса исходной сырой пробы. Готовую золу растирают пестиком до мелкого порошка в той же чашке или тигле, затем отвешивают на стандартные алюминиевые подложки по 100, 200 или 300 мг, тщательно разравнивают и уплотняют через кальку. Препараты готовят в 3—4 повторностях для проведения радиометрических исследований. Контрольные вопросы
3. Что такое коэффициент озоления и как он рассчитывается? ТЕМА 5 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАДИОМЕТРИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭТАЛОНОВ ДЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Цель занятия: изучить основные методы радиометрии и требования, предъявляемые к эталонам радиоактивных излучений. Скорость счета (импульсы в единицу времени) не отражает активность исследуемого образца, так как она выражает только часть радиоактивных распадов, зарегистрированных счетной установкой. Для того, чтобы судить об истинной активности препарата (распадах в единицу времени или беккерелях), необходимо использовать основные методы радиометрии: абсолютный, расчетный и относительный. Абсолютный метод основан на применении прямого счета альфа- и бета- частиц при радиометрии препарата в условиях четырехпийной геометрии на установках-радиометр2154-1М, «Протока», УМФ-3 и др. Для этих целей используют четырехпийные счетчики, конструкция которых позволяет поместить измеряемый образец внутрь счетчика и окружить его рабочим объемом газа (газопроводный счетчик типа СА-4БФЛ) или жидким сцинтиллятором (жидкостной сцинтилляционный датчик) . В данном случае при радиометрии используется полный телесный угол 4 π. Благодаря этому улавливаются и регулируются почти все частицы, излучаемые образцом. Расчетный метод позволяет определить активность препарата с учетом потерь при измерении. Для этого необходимо определить скорость счета от препарата и внести ряд по-(Правочных коэффициентов. Пользуясь данным методом, приходится большую часть поправочных коэффициентов определить путем расчетов, что делает этот метод трудоемким и малопроизводительным при массовых исследованиях. Расчет активности препарата ведется по формуле.
где Wопр — скорость счета от пробы без фона; 60 — коэффициент для выражения активности в беккерелях (распадов в минуту); — поправочный коэффициент на геометрические условия радиометрии. Определяется расстоянием между препаратом и счетчиком h, радиусом окна счетчика rc и радиусом препарата rп (см.). Этот коэффициент можно определить по таблице, предварительно получив результаты от деления h/rс и rп/rс или по формуле:
е — поправка на разрешающую способность установки. При скорости счета, равной или меньше3000 имп/мин, равна 1; К — поправочный коэффициент на поглощение бетачастиц в слое воздуха между препаратом и счетчиком и стенкой счетчика. Коэффициент рассчитывается по формуле:
где е — основание натуральных логарифмов (е = 2,72); ∆×1/2 — слой половинного ослабления; tэф — эффективная толщина преграды мг/см2, которая определяется следующим образом: tэф=(tсч +1,293h)σ, где tсч — толщина входного окна счетчика, мг/см2; h — расстояние от препарата до анода счетчика, см; σ — коэффициент зависимости от поправочного коэффициента на геометрические условия измерения, его находят по следующим данным:
Р — поправка на поглощение бета-частиц в слое препарата. Если толщина слоя препарата (мг/см2) равна или меньше 0,1∆×1/2 или больше 4–5∆×1/2, то Р=1 (тонкий или толстый слой препарата). q — поправка на обратное рассеяние бета-частиц Поправку на обратное рассеяние определяют по следующим данным:
r — поправка на схему распада для многих бета-излучателей составляет 1, то есть при каждом распаде ядра освобождается одна бета-частица, для К — 40 = 0,88. j — поправка на гамма-излучение вводится в том случае, если изотоп является смешанным бета- гамма-излучателем. Для получения поправки определяют скорость счета от исследуемого препарата N11 (имп/мин) за счет бета- и гамма-излучений. Затем экранируют препарат полным поглощением бета-частиц и определяют скорость счета — N21 (имп/мин). Поправку определяют по формуле:
Сравнительный (относительный) метод основан на сравнении скорости счета от эталона (препарата с известной активностью) со скоростью счета измеряемого образца. Необходимыми условиями для проведения относительных измерений являются следующие:
Выбор радионуклида в качестве эталона определяется такими физическими показателями как тип распада, схема распада, период полураспада, энергией излучения. Тип распада определяет вид излучения, а следовательно, энергию, плотность ионизации и проникающую способность. Схема распада. Чем проще схема, тем легче вести расчеты. Период полураспада. Чем больше период полураспада, тем удобнее пользоваться эталоном длительное время. Энергия излучения. Энергия излучения эталона и измеряемого препарата должна быть примерно одинаковой. Эталоны изготавливаются в основном на специализированных предприятиях, а некоторые можно изготовить в лабораторных условиях (калиевый эталон). На эталон, изготовленный на специализированном предприятии, выдается паспорт, в котором указаны основные его параметры (изотоп элемента, форма и размер препарата, дата изготовления и активность на момент изготовления). Такие эталоны поступают в опломбированных специальных контейнерах и пеналах. Если радионуклид, используемый в качестве эталона, имеет небольшой период полураспада, то при проведении относительных измерений необходимо провести коррекцию его активности по формуле:
где А – активность эталона в данный момент времени; А0 – активность эталона при изготовлении; е – основание натурального логарифма (е = 2,72); t – время, прошедшее с момента изготовления препарата; Т –период полураспада. Так как е – величина постоянная, то для упрощения расчетов можно использовать
таблицу 1 (см. приложение), в которой выражение берется за Х и по таблице определяют е-х. Таким образом, можно определить активность эталона в любой момент времени. Контрольные вопросы
|