Messung Von Radioaktiven Und Stabilen Isotopen

ISBN-13: 9783642808050 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 432 str.

P. Rauschenbach; H. -L Schmidt; H. Simon

Opis

Radioaktive und stabile Isotope gehoren zu den wichtigsten Forschungswerkzeugen der organischen Chemie und der Biochemie. Die mit ihrer Hilfe in den letzten Jahrzehnten gewonnenen Erkennt nisse konnen kaum uberschatzt werden. Aber auch in Zukunft wird die Isotopen-Anwendung nichts von ihrer Bedeutung verlieren. Von der Archaologie bis zur Zahnheilkunde gibt es kaum ein natur wissenschaftliches bzw. medizinisches Spezialfach, in dem nicht auch mit Isotopen gearbeitet wird. Solche Arbeiten sind stets mit Mes sungen verbunden. Ihre AusfUhrungen entscheiden, ob die groBen Moglichkeiten der Isotopentechnik zu richtigen oder zu quantitativ oder gar qualitativ falschen Ergebnissen fuhren. Die Gefahr, falsche Ergebnisse zu erhalten, ist besonders groB beim Umgang mit weichen -Strahlern und stabilen Isotopen. Hier beeinfiussen viele Parameter, die mit dem Isotopengehalt gar nichts zu tun haben, das MeBergebnis. Entscheidend ist haufig die Praparation der Proben. Ob sie richtig oder falsch geschehen ist, sieht man dem MeBergebnis nicht an, zumal ein groBes oder zumindest teures Gerat oft sehr uberzeugend eine mitunter vielstellige Zahl anzeigt und groBe Genauigkeit vortauschen kann. Die Problematik der Isotopen-Analyse, insbesondere die von radioaktiven Isotopen, liegt darin, daB es so einfach ist, ein MeBgeriit zum Ansprechen zu bringen. Das Buch solI auch dem weniger Versierten Kriterien fUr die opti male Auswahl beim Kauf der meist teuren Gerate an die Hand geben. Isotopen-Analysen sind nach verschiedenen Prinzipien moglich.

Spis treści

A. Einleitung.- 1. Begriffe und Definitionen.- 1.1. Absorption, Ionisation, Anregung und Bremsstrahlung von ?-Strahlung.- 1.2. ?- und Röntgen-Strahlung, Mechanismen der Absorption.- 1.3. Häufig verwendete radioaktive Isotope.- 1.4. Literatur und Bibliographie.- B. Allgemeines und Prinzipien der Radioaktivitätsmessung..- 1. Absolut- und Relativmessung von Radioaktivität.- 2. Ionisationskammern und Zählrohre.- 2.1. Ionisationskammern.- 2.2. Zählrohre.- 2.2.1. Zählrohre zur Messung von ?-Strahlung.- 2.2.2. Zählrohre zur Messung von ?-Strahlung.- 3. Halbleiterdetektoren.- 4. Szintillationszähler.- 4.1. Allgemeines über Szintillationszähler.- 4.2. Messung mit flüssigen Szintillatoren.- 4.2.1. Lösungsmittel.- 4.2.2. Probengefäße.- 4.2.3. Szintillator-Substanzen.- 4.2.4. Löscheffekte, Phosphoreszenz und Chemolumineszenz.- 4.3. Messung durch ?erenkov-Strahlung.- 4.4. Messung von ?-Strahlern mit festen Szintillatoren.- 4.4.1. Impulshöhenverteilung, ?-Spektroskopie und Auflösungsvermögen.- 4.4.2. Einfluß verschiedener Parameter auf die Gestalt des Spektrums.- 5. Literatur.- C. Parameter, die auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Einfluß sind. Fehlerbetrachtung.- 1. Der radioaktive Zerfall als statistischer Vorgang.- 2. Einfluß von Probenaktivität, Nulleffekt und Meßzeit auf den Fehler der Nettozählrate.- 2.1. Meßzeitoptimierung.- 3. Grenzempfindlichkeit und Gütezahl.- 4. Fehler von Ratemeter-Messungen.- 5. Ermittlung von Störeffekten an Meßanordnungen aufgrund nichtstatistischer Ergebnisse.- 6. Erkennung eines zu hohen Fehlers einer Einzelmessung.- 7. Literatur.- D. Präparation der Proben und deren Messung.- 1. Messung in fester oder flüssiger Form mit Zählrohren.- 1.1. T-, 14C-, 35S- und 45Ca-markierte Proben.- 2. Messung in der Gasphase nach Proben-Umwandlung.- 2.1. Tritium-markierte Proben.- 2.2. 14C- und T/14C-doppelmarkierte Substanzen.- 2.3. Literatur.- 3. Flüssig-Szintillations-Messung.- 3.1. Probenpräparation.- 3.1.1. Direkt-Messung (ohne Probenumwandlung).- 3.1.1.1. Homogene Meßsysteme.- 3.1.1.1.1. Messung ohne Lösungsvermittler.- 3.1.1.1.2. Messung mit Lösungsvermittlern.- 3.1.1.1.3. Messung von Wasser und wäßrigen Lösungen.- 3.1.1.1.4. Häufig verwendete Szintillatorsysteme.- 3.1.1.2. Heterogene Meßsysteme.- 3.1.1.2.1. Emulsionen.- 3.1.1.2.2. Suspensionen.- 3.1.1.2.3. Andere heterogene Materialien wie Papierstreifen, Dünnschicht- und Glasfaserproben.- 3.1.1.2.4. Häufig verwendete Szintillatorsysteme.- 3.1.2. Messung nach Probenumwandlung.- 3.1.2.1. Absorption gasförmiger Proben.- 3.1.2.2. Umwandlung in flüssiger Phase.- 3.1.2.2.1. Solubilisierung.- 3.1.2.2.2. Naß-Oxidation.- 3.1.2.3. Trockene Oxidation.- 3.1.2.3.1. Sauerstoff-Kolben-Verfahren.- 3.1.2.3.2. Sauerstoff-Strom-Verfahren.- 3.1.2.3.3. Oxidation im Bombenrohr oder in der Metallbombe.- 3.1.2.4. Spezielle Umwandlungsverfahren.- 3.2. Bestimmung der Zählausbeute (Löschkorrektur).- 3.2.1. Interne Standardisierung.- 3.2.2. Löschkorrektur-Verfahren, aufgrund der Verschiebung des Proben-Impuls-Spektrums.- 3.2.2.1. Löschkompensation.- 3.2.2.2. Proben-Kanalverhältnis-Methode.- 3.2.2.3. Verstärkungsverhältnis-Methode.- 3.2.3. Externe Standardisierung.- 3.2.3.1. Verfahren basierend auf der Zählrate des externen Standards.- 3.2.3.1.1. Standard im Zählfläschchen angeordnet..- 3.2.3.1.2. Standard außerhalb des Zählfläschchens angeordnet.- 3.2.3.2. Externe Standard-Kanalverhältnis-Methode.- 3.2.3.2.1. Rechnerische Weiterverarbeitung der Meßwerte.- 3.2.4. Nachverstärkungs-Methode.- 3.2.5. Koinzidenz-Methoden.- 3.2.6. Verdünnungs-Methode.- 3.3. Datenverarbeitung.- 3.4. Literatur.- E. Die Bestimmung geringer Radioaktivität.- 1. Fragestellungen, welche die Bestimmung geringer Radioaktivität erfordern.- 2. Wahl der Bestimmungsmethode.- 3. Allgemeine Gesichtspunkte für ein Laboratorium zur Messung geringer Radioaktivität.- 3.1. Lokalisierung und Ausstattung.- 3.1.1. Konstruktionsmaterialien.- 3.1.2. Elektrische Entstörung der Meßeinrichtung.- 3.2. Erhöhung der Bestimmungsempfindlichkeit.- 3.2.1. Erniedrigung des Nulleffektes durch mechanische Abschirmung, Antikoinzidenz- oder Koinzidenzschaltung, Impulshöhen- und Anstiegszeitdiskrimination.- 3.2.2. Erhöhung der spezifischen Radioaktivität vor der Messung.- 4. Die einzelnen Meßverfahren.- 5. Literatur.- F. Messung mehrfachmarkierter Proben.- 1. Beispiele für die Verwendung und das Vorkommen mehrerer Radionuklide in einem Versuchssystem.- 2. Prinzipien der Meßverfahren.- 2.1. Flüssig-Szintillations-Zählung.- 2.1.1. Messung nach vorangehender Trennung der Radionuklide.- 2.1.2. Gleichzeitige Messung aufgrund unterschiedlicher Impulshöhenspektren.- 2.1.2.1. Prinzip der Methode.- 2.1.2.2. Berechnung der Zerfallsraten der einzelnen Nuklide von doppelmarkierten Proben.- 2.1.2.3. Die Wahl optimaler Arbeitsbedingungen bei der Messung löslicher, wenig gelöschter Proben.- 2.1.2.4. Bestimmung unlöslicher oder stark gelöschter Proben.- 2.2. Ionisationsmethoden und Halbleiterdetektoren.- 3. Literatur.- G. Radiochromatographie.- 1. Einleitung.- 2. Papier- und Dünnschicht-Chromatographie.- 2.1. Allgemeine Aspekte.- 2.2. DirektmessungvonChromatogrammen und Elektropherogrammen.- 2.2.1. Papier-Chromatogramme und Elektropherogramme.- 2.2.2. Dünnschicht-Chromatogramme.- 2.2.3. Direktmessung von Parallel- und zweidimensionalen Chromatogrammen.- 2.2.4. Messung von doppelt-markierten Chromatogrammen...- 2.2.5. Zählausbeute und weitere Meßparameter bei der Direktmessung.- 2.2.6. Kombination verschiedener Parameter.- 2.3. Diskontinuierliche Messung von Chromatogrammen.- 2.3.1. Diskontinuierliche Messung von Papier- und Dünnschicht-Chromatogrammen.- 2.4. Autoradiographische Verfahren.- 2.4.1. Film-Autoradiographie.- 2.4.2. Autoradiographie mit der Funkenkammer.- 3. Auswertung von Gel-Elektropherogrammen.- 4. Säulen-Chromatographie mit radioaktiven Lösungen.- 4.1. Kontinuierliche Messung.- 4.1.1. Durchfluß-Zellen aus Szintillator-Schläuchen.- 4.1.2. Durchfluß-Zellen mit fester Szintillator-Füllung.- 4.1.3. Durchfluß-Zellen für homogene Systeme.- 4.1.4. Radioaktivitäts-Messung von Eluaten durch ?erenkovStrahlung.- 4.2. Diskontinuierliche Messung.- 5. Radio-Gaschromatographie.- 5.1. Einleitung.- 5.2. Einfluß verschiedener Parameter auf Ionisations-Detektoren.- 5.3. Apparatur und Arbeitsweise für hydrierende Crackung bzw. Oxidation.- 5.4. Grenzempfindlichkeiten.- 6. Verschiedene der Radiochromatographie verwandte Meßmethoden.- 6.1. Messung radioaktiver Zellsuspensionen auf Filtrierpapier.- 6.2. Messung radioaktiver Gewebe-Schnitte.- 6.3. In vivo Scanning bei Kleintieren (»Szintigraphie«).- 7. Registriermöglichkeiten.- 7.1. Digitale und analoge Darstellung der Aktivitätsverteilung.- 7.2. Elektronische Peak-Integration.- 7.3. Darstellung der Aktivitätsverteilung und Peak-Integration mit einem Vielkanal-Analysator.- 8. Beispiele für Anwendung der Radiochromatographie zur Reinheitskontrolle radioaktiver Substanzen.- 8.1. Reinheitskontrolle von 131J-Hippuran und 131J-Thyroxin.- 8.2. Reinheitskontrolle bzw. Reinigung von (6, 7-T)-Östradiol.- 9. Literatur.- H. Analyse von stabil-isotop markierten Verbindungen.- 1. Anwendungen stabiler Isotope und Grundlagen ihrer Analytik.- 2. Elementaranalytische Isotopen-Bestimmungen.- 2.1. Verfahren zum Aufschluß von markierten Verbindungen.- 2.1.1. Aufarbeitung von Proben zur Deuterium-Analyse.- 2.1.1.1. Verbrennung Deuterium-haltiger organischer Verbindungen und Isolierung des Wassers.- 2.1.1.2. Verbrennung organischer Substanzen und Reduktion von Wasser für die massenspektrometrische Deuterium-Analyse.- 2.1.1.3. Einstufen-Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und automatisierte Wasser-Reduktion.- 2.1.1.4. Bestimmung von Deuterium in acidem Wasserstoff.- 2.1.2. Aufbereitung von Proben zur 13C-Analyse.- 2.1.2.1. Verbrennung von Kohlenstoff-haltigem Material nach dem Prinzip der organischen Elementaranalyse.- 2.1.2.2. Probenbereitung aus anorganischem Material und aus Wässern.- 2.1.3. Probenchemie zur 15N-Analyse.- 2.1.3.1. Kjeldahl-Aufschluß und Hypobromit-Oxidation.- 2.1.3.2. Oxidation nach dem Dumas-Verfahren.- 2.1.3.3. Oxidation von Ammoniak und organischen Substanzen im Bombenrohr (Einstufen-Verfahren).- 2.1.3.4. Gewinnung von Stickstoff aus speziellen Bindungen.- 2.1.4. Aufschluß zur Sauerstoff-Isotopenanalyse.- 2.1.4.1. Aufschluß-Methoden zur Analyse von 18O in organischen Verbindungen.- 2.1.4.2. Überführung von molekularem Sauerstoff in Kohlendioxid.- 2.1.4.3. Umarbeitung von Wasser für die massenspektrometrische 18O-Isotopen-Analyse.- 2.1.4.4. 18O-Analyse von anorganischen Stoffen.- 2.1.4.5. Reinigung von Kohlendioxid zur massenspektrometrischen Analyse.- 2.1.4.6. Herstellung von Sauerstoff als Meßgas (17O-Bestimmung).- 2.1.5. Aufschluß zur Isotopen-Analyse des Schwefels.- 2.1.6. Probenchemie für 35Cl/37Cl-Bestimmungen.- 2.2. Quantitative instrumentelle Ermittlung des Isotopen-Verhältnisses in Meßproben.- 2.2.1. Massenspektrometrische Analyse gasförmiger Proben...- 2.2.1.1. Massenspektrometer zur Isotopenverhältnis-Analyse.- 2.2.1.2. Berechnungen von Isotopen-Häufigkeiten aus Massenspektren einfacher Moleküle.- 2.2.1.3. Fehlerquellen und Korrekturen.- 2.2.2. Emissions-Spektralanalyse von Gasen zur Isotopen-Bestimmung.- 2.2.3. Densimetrische Isotopen-Analyse von Wasser.- 2.2.4. Infrarot-Spektrophotometrie in der quantitativen Analyse von stabilen Isotopen.- 3. Intermolekulare, intramolekulare und positionelle Isotopen-Analyse.- 3.1. Gaschromatographische intermolekulare Isotopen-Analyse.- 3.2. Massenspektrometrie organischer Moleküle zur Isotopen-Analyse.- 3.2.1. Auswertung von Massenspektren und intermolekulare Isotopen-Bestimmungen.- 3.2.1.1. Isotopen-Effekte bei der Massenspektrometrie.- 3.2.1.2. Rechnerische Korrektur der natürlichen Isotopen-Häufigkeit.- 3.2.1.3. Korrektur der natürlichen Isotopen-Häufigkeit mit Hilfe von Vergleichs-Spektren.- 3.2.1.4. Eliminierung des (M-1)-Anteiles.- 3.2.2. Direkte massenspektrometrische Isotopen-Bestimmung..- 3.2.3. Molekül-Massenspektrometrie zur positionellen Isotopen-Analyse.- 3.3. Kernmagnetische Resonanz und Elektronenspin-Resonanz als Methoden der Isotopen-Analyse.- 3.3.1. Kernmagnetische Resonanz.- 3.3.1.1. Quantitative und intermolekulare Isotopen-Analyse durch kernmagnetische Resonanz.- 3.3.1.2. Positionelle Isotopen-Analyse durch kernmagnetische Resonanz.- 3.3.2. Stabile Isotope und Elektronenspin-Resonanz.- 3.4. Infrarot-Spektrophotometrie in der Analytik Isotopen-markierter Moleküle.- 4. Kernchemische Verfahren in der Analyse einiger stabiler Nuklide.- 5. Literatur.- Namenverzeichnis.- Sachverzeichnis (incl. Abkürzungen).