DE1949048C - Verfahren zur Gewinnung von Proben fur die Flussigkeits Szintillations Spektroskopie nach der Verbrennungsmethode und Vor richtung zum Durchfuhren des Ver fahrens - Google Patents

Description

Die Hrmuliing bezieht sich auf cm Verfahren /ur Gewinnung um Proben fiii die Nüssigkeits-S/intil-

lations-Spektroskopie nach der Verbrcnnungsme- halten, ist ehe entstehende geringe Menge an radiomode, bei der eine radioaktive Lcitisotope enthalten- aktiven gasförmigen Oxiden nur schwer wjederzugede Analysensubstanz in einem Sauemolfstiom in winnen. Weitere Schwierigkeiten treten bei den begasförmige Oxide übergeführt wird, die danach in kannten Systemen auf. wenn die Materialprobe mehflüssiger Form wiedergewonnen werden, und auf 5 rere radioaktive Isotope enthält, beispielsweise, wenn eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Yerfah- sie mehrfach mit Leiusot>pen markiert worden isL rens. Dw bekannten Systeme weisen weiterhin einen

In der medizinischen, biologischen und landwirt- gewissen »Memory-Effekt« auf, der ach besonders schaftlichen Forschung ist es häufig erforderlich. bei kleinen Probenmengen unangenehm bemerkbar den Gehalt von organischen Materialproben in io macht. Sie absorbieren nämlich radioaktive Isotope radioaktiven Isotopen, insbesondere an radioaktiven von Materialproben starker Aktivität an ihren Gelndikator- oder Leitisotopen, »vie Kohlenstoff-14. fäßwanden und geben sie nur langsam ab, wodurch Wasserstoff-3 (Tritium) oder Schwcfel-35 zu bestim- nachfolgende Materialproben mit geringerer Aktimen. Diese Materialproben sind nur selten in den vität ganz erheblich verfälscht werden können. In üblichen Santillator-Lösungsmittel-Flüssigkeiten lös- 15 den beiden erwähnten Veröffentlichungen sind Verlieh Aber selbst in einem solchen Falle ist bei der fahren vorgeschlagen worden, um den Einfluß die-Feststellung der auftretenden radioaktiven Strahlung ses Memory-Effektes zu mildern, diese Verfahren durch Zählung wegen der Lichtabsorption bzw Szin- haben jedoch den Nachteil, sehr zeitraubend zu sein, tillationslöschung durch die Anwesenheit von orga- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

nischen Molekülen (chemische Loschung) oder an- ao bei einem Verfahren der eingangs genannten Art deren farbigen Materialien (Farb-Löschung) die die quantitative Wiedergewinnung der radioaktiven Ziihiausbeute nur gering und die Zählung" selbst Leitisotope zu verbessern und den Memory-Effekt stark mit Fehlern behaftet. Da weiterhin die übli- herabzusetzen.

cherweise verwendeten radioakti\en L.eitisotope, wie Dies wird erfindungsgemaß dadurch erreicht, daß

Kohlenstoff-14 und insbesondere Tritium, nur ein 15 der Analysensubstanz in Gasphase weitere gasförgermges Energieniveau aufweisen, kann, wenn auch mjge Oxide von nichtradioaktiven Isotopen der nur ein Teil der Materialprobe unlöslich ist, nur ein Leitisotope beigemischt werden. kleiner Anteil der ausgestrahlten Beta-Teilchen den Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß sie die

Scintillator erreichen. Verwendung relativ kleiner Probenmengen gestattet.

Man ist daher dazu übergegangen, die radioakti- 30 die Trennung mehrerer Leitisotope verbessert und (.cn Substanzen in den Materialproben durch Ver- es dennoch ermöglicht, das Verfahren schnell, einbrennen in gasförmige Oxide zu verwandeln, und fach und genau durchzuführen. Darüberhinaus wird Jese Oxide dann in flüssiger Form wiederzugewin- durch sie die Möglichkeit geschaffen, durch Blindn-jn. Theoretisch treten hierbei die vorgenannten versuche etwa zurückbehaltene Leitisotope anzir"'-Schwierigkeiten nicht mehr auf, da sich die gasför- 35 gen und zu beseitigen.

trugen Oxide leicht in Szintillatorflüssigkeiten lösen Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weiden

lassen und, wenn überhaupt, nur eine sehr geringe die weiteren gasförmigen Oxide zu einem Anteil Furb- oder chemische Löschung auftriti. von 1 bis 50 ""'o und vorzugsweise zu 10⁰O an der

Die bisher bekannten Verfahren und Einrichtun- gesamten Gasströmung beigemischt. Enthält die gen zum Durchführen einer Verbrennung von Mate- 40 Analysensubstanz Kohlenstoff-14, Tritium oder rialproben mit radioaktiven Leitisotopen sowie zum Schwefel-35, so werden ihr Kohlenstoffmonoxid und/ Wiedergewinnen der Verbrennungsprodukte haben oder -dioxid. Wasserdampf bzw. Schwefeldioxid beijedoch keine weitreichende Anwendung gefunden. So gemischt. Wenn mehrere verschiedene radioaktive wird zwar in der Zeitschrift Anal. Chem. 32 (1960), Leitisotope vorliegen, können alle ihnen entspre-Seite 1465 bis 1468, ein System für eine Verbren- 45 chenden Oxide mit nichtradioaktiven Isotopen beinung im Sauerstoffstrom beschrieben, aber in der gefügt werden. Einige Vorteile der Erfindung lassen Zeitschrift Anal. Biochem. 12 (1965), Seite 49 bis sich jedoch bereits erzielen, wenn lediglich Oxide 59, scharf kritisiert, weil es bei der Verbrennung einer dieser Substanzen beigemischt werden, was einer Reihe von Materialproben unterschiedlicher insbesondere für Wasserdampf zutrifft. Es ist günstig, Materialmenge, Trockenheit und Radioaktivität ge- 5° wenn die Oxide von nichtradioaktiven Isotopen bei wissen Einschränkungen unterworfen ist. Ein in der der Verbrennung beigemischt werden, und zwar zugenannten zweiten Veröffentlichung beschriebener mindest zu Beginn der Verbrennung. Röhren-Verbrennungsofen wiederum wurde in einem Um den Einfluß von szintillationslöschendeii Sub-

im April 1969 von Davidson et al. am Massachu- stanzen berücksichtigen zu können, die sich zwangsetts Institute of Technology gehaltenen Vortrag als 55 läufig oder erwünschterweise in Analysengas befinallgemein sehr kompliziert und seine Handhabung den, z. B. denjenigen von Wasser, werden Laboraals zeitraubend beschrieben. toriumsnormale ihrer Löschung benotigt. Die Her-Durch die Anmelderin ist bereits ein Verfahren stellung solcher Normale war bisher sehr schwierig, der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden. da umfangreiche Vorkehrungen getroffen werden durch welches viele der Schwierigkeiten der bisher 60 mußten, um den atmosphärischen Sauerstoff, der bekannten Systeme auf ein Minimum reduziert otier ebenfalls ein wirkungsvoller Löscher ist, von den beseitigt werden Normalen aiis/nsJiliellen. Nach einer atuleicn Aiis-Die Finsehr.nkunti.eu der bekannten Systeme lie- gestaltung >ler Γ.ιπηιΙιιπμ wird ein besonder einf.i gen vor allem in ihrer I'11I.itu^k.-it. sehr kleine Mate chc> und liege*η atmosphärischen Saueisto'f uneui|> riiilprobcnmengcn in der CiroHcnordiiung von 100 65 hudlichcs Vcifahrcn /um Herstellen von Normalen Milligramm bis hinab nt einigen Naiiogramm /11 ver für die S/intillationslöschiing durch Wasser dulun.li arbeiten, llei der Vcihrenmint· von Materialproben. geschaffen, daß einer eine vorgegebene Mence eiue> die Kohlenstoff I I, Tritium iuLr Schwefel-.^ ent als Uadioaktivitatsin.niial dienenden rjihx.iklivcn

Isotopes enthaltenden Analysensubstanz ein vorbe- Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines

stimmtes ganzzahliges Vielfaches einer vorgegebenen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie- * Menge von Wasserdampf beigemischt wird. Dieses les näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Verfahren kann jedoch auch derart abgewandelt schematische Darstellung einer Einrichtung zur werden, daß die vorgegebene Menge des als Radio- 5 Gewinnung von Proben für die Flüssigkeits-Szinaktivitätsnormal dienenden radioaktiven Isotopes tillations-Spektroskopie nach der Verbrennungsmenicht schon der Analysensubstanz, sondern erst thode gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, einer in flüssiger Form wiedergewonnenen Analysen- Untersuchungen mit radioaktiven Leitisotopen er-

substanz anschließend in flüssiger Form beigefügt strecken sich beispielsweise auf die Stoffverteilung wird. 10 und die Stärke von Rückstandes von Düngemitteln

Materialproben mit unterschiedlichem Wasserge- oder Drogen in Pflanzen und Tieren. Bei der Herstelhalt, der beispielsweise durch unterschiedliche Pro- lung von Analysenproben wird eine Materialprobe benmengen bedingt ist, können durch entsprechend des das radioaktive Leitisotop enthaltenden Ausunterschiedliche Wasserlöschung der Szintillatorflüs- gangsmaterials, beispielsweise eine Probe des sigkeit abweichende Analysenergebnisse bewirken. _t5 pflanzlichen oder tierischen Stoffes, verbrannt, um Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung den im Ausgangsmaterial enthaltenen Kohlenstoff in wird in einfacher Weise ein Verfahren zum Anpas- Kohlenstoffdioxid und den Wasserstoff in Wasser sen der Szintillationslöschung durch Wasser von zu verwandeln. Anschließend wird das radioaktive Analysensubstanzen mit unterschiedlichem Wasser- Leitisotop aus den sich ergebenden Verbrennungsgehalt dadurch geschaffen, daß einer Analysensub- ₃₀ produkten zurückgewonnen. Wenn beispielsweise als stanz, deren Wassergehalt kleiner ist als der größte, radioaktives Leitisotop C-14 verwendet wird, enthalbei einer Analysensubstanz vorkommende Wasser- ten die Verbrennungsprodukte ¹⁴CO₂-GaS. Dient als gehalt, etwa diejenige Menge an Wasserdampf bei- Träger Tritium (H-3), so tritt bei der Verbrennung gefügt wird, die diese Analysensubstanz weniger ³H₂O in Form von kondensierbarem Dampf auf. Obabgibt als die Analysensubstanz mit dem größten 25 wohl C-14 und H-3 die gebräuchlichsten Leitisotope vorkommenden Wassergehalt. sind, können auch eine Reihe anderer radioaktiver

Eine besonders günstige Vorrichtung zum Durch- Isotope verwendet werden, beispielsweise S-35, das führen des Verfahrens nach der Erfindung ist gekenn- bei der Verbrennung in Sulfat umgewandelt wird, zeichnet durch eine Einrichtung zum Beimischen Zur Anfertigung von Meßproben, die auf ihren

weiterer gasförmiger Oxide zur Analysensubstanz ₃₀ Radioaktivitätsgehalt analysiert werden können, in der Gasphase, vorteilhafterweise durch einen werden die Komponenten, welche die Leitisotope Probenkorb zur Aufnahme der zu verbrennenden enthalten, aus den Verbrennungsprodukten wieder-Analysensubstanz und eine darüber angeordnete gewonnen und von allen anderen darin enthaltenen Verbrennungskammer mit einer der Form der Flam- Materialien getrennt, die bei der Radioaktivitätsbeme der brennenden Analysensubstanz angepaßten ₃₅ Stimmung störend wirken könnten. Beispielsweise Form. In diesem Falle hat es sich als besonders vor- wird ³H₂O durch Abkühlen der Verbrennungsproteilhaft erwiesen, daß unterhalb des Probenkorbes dukte und Kondensation der darin enthaltenen eine Zuführung für sauerstoffhaltiges Gas und ober- Dämpfe, einschließlich dem ³H₂O, gewonnen, und halb des Probenkorbes in der Umgebung des unte- anschließend werden die kondensierten Dämpfe von ren Randes der Verbrennungskammer Zuführungen ₄₀ den verbleibenden Gasen getrennt. ¹⁴CO₂ kann auch für die weiteren gasförmigen Oxide für die nicht- durch Kondensation oder Ausfrieren bei extrem radioaktiven Isotopen vorgesehen sind und daß diese niedrigen Temperaturen gewonnen werden, beispiels-Zuführungen derart angeordnet sind, daß sich über- weise durch die Anwendung von flüssigem Stickstoff, schüssiges, sauerstoffhaltiges Gas und/oder die wei- Es ist jedoch geläufiger, ¹⁴CO₂ mit einem flüssigen teren gasförmigen Oxide nicht vollständig mit den ₄₅ Bindestoff, wie Äthanolamin, in Reaktion zu brinübrigen Bestandteilen der Gasströmung vermischen, gen. Das Reaktionsprodukt wird dann aufgefangen sondern zwischen dem Gasgemisch und den Seiten- und mit einem flüssigen Szintillator zu einer Meßwänden der Verbrennungskammer eine die Beruh- probe gemischt, die bei der Durchführung einer rung des Gasgemisches mit den Seitenwänden im Radioaktivitätsbestimmung verwendet werden kann, wesentlichen verhindernde Schicht bilden. Dabei ₅₀ Bei der in der Figur dargestellten Vorrichtung kann die Verbrennungskammer zur Beheizung ihrer wird die zu verbrennende Materialprobe in einem Seitenwände in einem mit wärmeleitendem Material Probenkorb 10 angeordnet, der einen Teil eines elekgefüUten und mit einer Heizung versehenen Gefäß irischen Zündsystems bildet und außerdem als Katauntergebracht and in diesem Gefäß em Vorwärmer lysator für eine wirkungsvolle Verbrennung der in vorgesehen sein, mit welchem in flüssiger Form vor- _κ Om enthaltenen Materialprobe dient. Der Proben-Kegcnde, weitere Oxide von nichtradioaktiven Isoto- korb 10 ist zweckmäßig aas Platin oder emer Platiopen in den gasförmigen Zustand überfShrbar sind. Rhodium-Legierung gefertigt, so daß er sowohl als

Nach anderen Ausgestaltungen der Einrichtung elektrischer Widerstand als auch als Katalysator nach der Erfindung weist die Einrichtung zum Ver- wirkt. Von einer Tragplatte 13 erstrecken sich zwei flüssigen er Oxide einen kühlbaren Wärme- 60 elektrische Leiter 11 und 12 nach oben und halten tauscher, mit welchem bei vorgegebenen Temperatu- den Probenkorb 10 an seinem unteren und an seinem ren flüssige Oxide kondensierbar sind, und/oder eine oberen Ende. Sie bilden gleichzeitig elektrische An-Reaktionssäute, in welcher die gasförmigen Oxide in Schlüsse am Probenkorb 10, die ihn mit dem Rest einer Bindeflüssigkeit lösbar oder chemisch J>indbar des elektrischen Zündsystems verbinden. Die Leiter sind, sowie eine Trennvorrichtung auf, mit "welcher 65 11 und 12 verlaufen in vertikaler Richtung durch die die hierdurch erhaltenen KondensationsprtKlukte Tragplatte 13 hindurch nach unten und enden in bzw. lösungen oder chemischen Verbindungen von unterhalb der Tragplatte 13 angeordneten Verbindern restlichen Gasgemisch abtrennbar sind. dungssteckern

Um das aufeinanderfolgende Einbringen von Materialproben zu erleichtern, ist die Tragplatte 13 auf der Oberseite einer kleinen Plattform 14 angebracht, die ihrerseits auf das Ende einer Kolbenstange IS eines pneumatisch betätigten Kolbens auf- geschraubt ist. Zum Einbringen einer Materialprobe hi den Probenkorb 10 wird der Kolben mit seiner Kolbenstange IS in einen Druckluftzylinder 16 eingeschoben» wodurch der Probenkorb 10 durch eine Öffnung ti ta Boden einer Verbrennungskammer 18 htmteöh nach außen bewegt wird. Pie Materialprobe läßt sich nun in den Probenkorb 10 einbringen, anschließend wird der Druckluftzylinder 16 in umgekehrtem Sinne betätigt und dadurch der Kolben mit der Kolbenstange 15 zum Einschieben des Probenkorbes 10 durch die Öffnung 17 in die Verbrennungskammer 18 bewegt. Beim Eintauchen der Plattform 14 in die öffnung 17 kommt ein in einer Nut am Außenrand der Plattform 14 angeordneter Dichtungsring 19 zui Anlage gegen die geneigten so Wände der Öffnung 17 und gewährleistet einen gasdichten Verschluß dieser Öffnung, wie aus der Figur ersichtlich ist.

Zum Entzünden einer im Probenkorb 10 untergebrachten Probe zum Einbringen des Probenkorbes as 10 in die Verbrennungskammer 18 werden die von der Tragplatte 13 abstehenden Verbindungsstecker in zugeordnete elektrische Steckbuchsen 20 auf der Oberseite der Plattform 14 eingesetzt. Die Steckbuchsen 20 sind ihrerseits mit einem elektrischen Zündkreis verbunden, der eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie 21, und einen Zündschalter 22 aufweist, mit dessen Hilfe eine elektrische Spannung an den Probenkorb 10 gelegt werden kann. Der Probenkorb 10 wirkt als Widerstandsheizelement im Zündsystem. Zum Entzünden der Materialprobe braucht also nur der Schalter 22 geschlossen zu werden, der nach dem Einleiten des Verbrennungsvorganges wieder geöffnet werden kann.

Zur Zuführung des für die Verbrennung benötigten Sauerstoffes wird reiner Sauerstoff über ein Ventil 23, ein Dosiergerät 24 und ein Paar ineinander mündende Durchlaßkanäle 25 und 26 in der Plattform 14 und der Tragplatte 13 hindurch in die Verbrennungskammer 18 geleitet. Der Gasauslaßkanal 26 in der Tragplatte 13 ist direkt unterhalb der Mitte des Probenkorbes 10 angeordnet. 50 daß der Sauerstoff direkt in die Verbrennungszone hineingeleitet wird. Die Stärke der Sauerstoffzufuhr läßt sich mit Hilfe des Ventils 23 und des Dosiergerätes 24 auf eine Stärke einstellen, die etwas oberhalb des Wertes Begt, der rar Aefrecfaterhalntng der Verbreaaaag der te Probenkorb 10 angeordneten Materialprobe erfordert* fet. Damit ist eta fcseeter SauerB schaft* ta der wngsaer 18 ge-

FobjBch befindet skh te aflgeineiaen fttativ dtnoe Schicht etaer saaerstoffreieben toen der Verbrennangsflamme ead den eudeu der Veffwenaaa&kammer 18, «dene Sdskftf ta der Figer darch Pfeife angedeutet ist Der ss Sauerstoff steigt durch die VinnrmtinimTT nach oben and wird zusam-BBt den Verbrenoangsprodukteo darch einen AaUaBZt a* der SpHa: der Verbren geneigt, so daß der Querschnitt der Verbrennungskammer 18 etwa die Form der Flamme der brennenden Materialprobe hat Dadareh wird das VoIemen der sauerstoffreichen Atmosphäre rund απ» die Flamme auf einem minimalen Wert gehalten. Die Wände der Verbrennungskammer 18 sind vorgewärmt, so daß die Wandtemperatur oberhalb der Kendeasationstemperatur der !Dämpfe bleibt, die in den Verbrennungsprodukten enthalten sind. Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung werden die Verbrennungsprodukte direkt in dee AnMaB Ef befQrdert, wobei die aufsteigende Schicht von sauerstoff· reicher Atmosphäre entlang der Kammerwände die Tendenz hat, die Verbrennungsprodukte von einer Berührung mit den Seitenwänden zu isolieren. Außerdem verbleiben Verbrennungsprodukte, die dennoch mit den Kammerwänden in Berührung gekommen sind, auch während der Anfangsphase der Verbrennung in ihrem gasförmigen Zustand, da die Wände vorgewärmt und auf einer oberhalb der Kondensationstemperatur liegenden Temperatur gehalten sind. So verlaufen bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel die Wände der Verbrennungskammer 18 am Probenkorb 10 vorbei vertikal nach oben und sind dann oberhalb des Probenkorbs 10 nach einwärts geneigt, so daß die Wandung etwa die Form der mit unterbrochenen Linien eingezeichneten Flamme annimmt. Rund um die Verbrennungskammer 18 ist ein zylindrisches Gefäß 30 angeordnet, das mit der Außenwand der Verbrennungskammer 18 einen ringförmigen Raum begrenzt, in welchen eine vorerwärmte Flüssigkeit eingebracht werden kann. Zum Zentrieren der Verbrennungskammer 18 innerhalb des Gefäßes 30 greift in das obere Ende der Verbrennungskammer 18 eine an dem Gefäß 30 befestigte Lagerung 31 ein, während das untere Ende der Verbrennungskammer 18 in einen entsprechenden Halter an der Bodenwand des Gefäßes 30 eingepaßt ist.

Vor dem Entzünden der in dem Probenkorb 10 eingebrachten Materialprobe wird die in dem Ringraum zwischen der Verbrennungskammer 18 und dem Gefäß 30 vorhandene Flüssigkeit mit Hilfe einer am unteren Ende des Ringraumes angebrachten Heizwindung 32 erwärmt. Die Flüssigkeit verteilt diese Wärme über die ganze Wandung der Verbrennungskammer 18, so daß diese Wandung gleichmäßig auf eine Temperatur erwärmt ist, die oberhalb der Kondensationstemperatur der in den erzeugten Verbrennungsprodukten enthaltenen Dämpfe liegt.

Es hat sich gezeigt, daß das Vorwärmen der Verbrwwtmeskamntfjwände auch während des Zündvorgänge*, um die VerfmsgB&gsfMOdt&te ta föi

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gasförmigen Zustand zn baken, der Flaannenforra der Kammer eate e% Abföbnmg der Vebresa aus der Veri erlaubt, aod zwar so toO, da8 an den KedeB prafctiscit feesi Rückstand von irfcdeigeschlageneB Ve'

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Die Verbreenenekanwner 18 Ht an ihrem oberen Ende offen, «ad ibt« SeHcnwändc sind nach oben hin oberhalb de« Probenkorb» 10 nach einwärts

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vorerwinnten Ftnssigceh te Rtagraea ue da Verbrennungskammer 18 «ad dem Gefäfi 31 wage» bee ist

Nach der Erfindung werden ta das System ga* förnnge Oxide von tamdestees etaer täcbtradknkti

«ca Substanz eingeführt, welche ein Isotop einer der io der Materialprobe enthaltenen radioaktiven Substanzen ist Wenn ram Beispiel die Materialprobe KohlenstofI-14 aod Tritium enthält, werden entweder Kohlendioxid oder Wasser oder beide Stoffe eingeführt. Das Wasser kann sowohl io flüssigem ab auch hi gasförmigem Zustand verwendet werden.

Sei den in dem Gefäß 30 herrschenden Temperaturen ναα etwa 200° C liegt das Wasser jedoch stets ate Wasserdampf vor.

Wenn in der Anordnung nach der Fignr Wasser eingeführt werden soll, wird über eine handbetätigte, federbelastete Kolbenpumpe 101 über eine Rohrleitung 102 und ein Absperrventil 104 von einer abgeschlossenen Wasserflasche 105 flüssiges Wasser angesaugt. Die Kolbenpumpe 101 drückt dieses Wasser durch ein übliches Absperrventil 106 und eine Rohrleitung 108 durch einen Umgebungstemperatur-Vorwärmer 109, der in dem Gefäß 30 angeordnet ist. In dem Vorwärmer 109 wird das Wasser verdampft, und der entstehende überhitzte Wasserdampf wird über eine Rohrleitung 110 und in der gezeigten Weise über einen geeigneten Einlaß in das Innere der Verbrennungskammer 18 eingeführt.

Wie sich herausgestellt hat, ist für die Kolbenpumpe 101 ein Hubvolumen von etwa 70 Mikrolitern sehr geeignet. Für verschiedene Anwendungen sind eine oder mehrere Betätigungen der Kolbenpumpe 101 erforderlich.

Für bestimmte Zwecke und insbesondere, wenn die Materialprobe nur klein ist und Kohlenstoff-14 analysiert werden soll, kann durch eine dem Wassereinführungssystem ähnliche Einrichtung nichtradioaktives Kohlenstoffdioxid in die Verbrennungskammer 18 eingeführt werden. Hierzu ist über eine Rohrleitung 112 ein Vierwegeventil 111 an einen Kohlenstoffdioxidbehälter angeschlossen. Zwei Ausgänge des Vierwegeventils 111 sind zu einer Probenschleife 113 verbunden. Der dritte Ausgang führt über eine Rohrleitung 114 zu der Verbrennungskammer 18 und mündet in der Umgebung des Auslasses der Rohrleitung 110. Wenn der Hahn des Vierwegeventils 111 aus der gezeichneten Stellung um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, so wird in die Probenschleife 113 Kohlenstoff dioxidgas unter einem Druck eingeführt, der höher ist als derjenige in der Verbrennungskammer 18. Wenn dieser Hahn aus der gezeichneten Stellung um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wird, entweicht das gesammelte Kohlenstoffdioxid in die VerbrennungsirauuMCT 18.

Sowohl das Wasser als auch das KofeJeastoffdioxid wird vorteüiafterwetse zu Beginn der Verbrennung beigemischt und oeise glekfazeitis, mit dem

anschalten des Ike für den Proteakorb Der Zeitpunkt hierfür muß zwar nicM sehr genau gewählt werden, aber die EmfuTiraag des Wassers oder des Kohlenstof&öoxids solke so nahe beim Beginn der VerbrenoHng erfolgen, daß die nichtnK&oaktnrea Gase sich bereits mit den bei der Entzündang der Materialprobe bildenden Verbrennuogspnxfedcten gut vermischen.

Die Menge des dem System aber die Kolbenpumpe 101 und das VterwegeveotQ 111 z&gefuhrten Wassers oder auch Kohleostoffdioxids hingt von der Probengröße und von dem Zweck ab, für welchen das Wasser bzw. das Kohlenstoffdioxid benötigt wird. Für den Fait der Zufügung von Wa-^er wad bereits mit einer einzigen Injektion von 70 Milligramm flüssigem Wasser in ein System mit einer Gasgeschwindigkeit von ungefähr 0,1 bis 4 Liter pro Minute eine bedeutende Steigerung der Wiederge-S winnung von Tritiumoxid und der Herabsetzung des Memory-Effektes erzielt Das gesamte Volumen des fur die Steigerung der Wiedergewinnung der radioaktiven Isotope und der Herabsetzung des Memory-Effektes verwendeten Wasserdampfes beträgt somit w 1 bis 50·/β und vorzugsweise IQ¹Vb des Volumens des aas der Verbrennungskammer 18 austretenden Gasstromes. Falls eine einzige Injektion keine ausreichende Wirkung ergibt, reicht für gewöhnlich eine unmittelbar daran anschließende zweite Injektion aus. Wenn erforderlich, kann aber auch während der ganzen Verbrennung eine fortlaufende Zufügung durchgeführt werden.

Wenn nur Tritium wiedergewonnen werden soll. kann das System zur Einfügung von Kohlenstofiao djoxid weggelassen werden, so daß nur eine Wasserinjektion verwendet wird. Das Tritium, das bisher nur sehr schwierig wiederzugewinnen und zu analysieren war, wird fast vollständig wiedergewonnen, wenn Wasser in die Verbrennungskammer injizie.t »5 wird.

Die Verwendung von Wasserdampf oder eines ähnlichen gasförmigen Oxids weist noch eine Reihe weiterer Vorteile auf. Obwohl der Memory-Effekt durch die Verwendung von Wasser beträchtlich reduziert wird, erzeugt doch gelegentlich eine Materialprobe mit ungewöhnlich großer Aktivität noch eine Zeitlang nach ihrer Verbrennung ein hohes Hintergrundrauschen. Wenn dieser Fall eintritt, iM es wünschenswert festzustellen, wann das Hintergrundrauschen durch ausreichende Wiederfreimachung der absorbierten radioaktiven Isotope genügend reduziert worden ist. Zum Prüfen oder Messen des Memory-Effektes oder des Hintergrundrauschens wird eine simulierte Verbrennung durchgeführt, bei welcher in der Verbrennungskammer 18 keine Materialprobe anwesend ist. Somit werden in der flüssigen Analysenprobe lediglich das von der Kolbenpumpe 101 eingeführte Wasser und die wiederfreigemachten Verunreinigungen wiedergewonnen. Die Radioaktivi-♦5 tat dieser Materialprobe stellt dann ein Maß für das Hintergrundrauschen oder den Memory-Effekt dar. Sollte diese zu hoch sein, so kann sie in einfacher Weise durch eine oder mehrere zusätzliche simulierte Verbrennungen mit je einigen Wasserinjektionen reduziert werden.

Weiterhin liefert die WassereiaspriUuag durch eine Pumpe, die eine vorbestimmte feste Wassermenge abgibt, ein bequemes Verfahren zura Herstellen einer Reihe von Normalen für die Szmtilla-SS tionsiöschung. Wie bereits erwähnt, löscht Wasser die meisten Szintillator&össigkeitea. Um diese Löschung berücksichtigen zu können, benötigt der Analysator eine Reihe von Laboratoriurasnonaalen, die alle die gleiche Menge eines Radioaktivitätsnonaales, aber verschiedene Mengen an Wasser aurweisen. Bisher konnten solche nur mit Wasser gelöschtes Normalreihen nur sehr schwierig hergestellt werden end es war fast nicht zu vermeiden, daß die Probenphiolen durch atmosphärischen Sauerstoff, der selbst ein wirksamer Löscher ist, verunreinigt wurden. Mi¹ dem hier beschriebenen Wosscrinjekttonssystetn kam eine solche Loschuagsnormalreihe in sehr einfache Weise dadurch hergestellt erden, daß jeweils cit

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Verbrennungsschritt ohne Materialprobe durchge- lenstofTdioxid noch weiter verbessert werden. Hierführt wird und fortlaufend steigende Wassermengen durch wird mehr Wasser und Tritiumoxid und mehr von jeweils 70 Milligramm beigefügt werden. Auf Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoff- 14-dioxid in das diese Weise können flüssige Löschungsnormale, die Wiedergewinnungssystem eingegeben, so daß jedes einen Szintillator, ein Radioaktivitätsnormal und S markierte Isotop zu einem noch größeren Anteil an genau definierte Mengen des Löschungsmittels ent- seiner ursprünglichen Menge in seiner zugehörigen halten, in wenigen Minuten hergestellt werden. Probenphiole aufgefangen wird.

In einer weiteren Anwendung der Erfindung kann Wenn die ausströmenden Gase den Auslaß 27 ver-

die Wasserinjektion vorteilhaft für die Anpassung lassen, gelangen sie in eine Rohrleitung 34, die iso- der Wasserlöschung bei aus wasserstoffhaltigen Ma- io liert ist, um das hindurchtretende Gasgemisch in terialproben unterschiedlicher Größe gewonnenen seinem gasförmigen Zustand zu halten. In dem dar-Analysenproben angewendet werden. Wenn mm gestelltea Beispiel ist die Rohrleitung 34 doppelwan-Beispiel eine Materialprobe größer ist als die andere, dig mit einer metallischen Innenauskleidung und wird bei ihr die Zählausbeute geringer sein, da ihr einer isolierenden Außenhaut aufgebaut, um Wärmehöherer Wassergehalt eine zusätzliche Szintillations- 15 Verluste zu verringern. Von der Rohrleitung 34 gelöschung bewirkt. Zur Anpassung der Wasser- langen die ausströmenden gasförmigen Verbrenlöschung der beiden Proben wird daher bei der nungsprodukte über ein T-Verbindungsstück 40 in Verbrennung der kleineren der beiden Proben eine einen Wärmetauscher 41 zum Kühlen der Verbren-Wassermenge beigefügt, welche ungefähr der von nungsprodukte und zum Kondensieren der darin der größeren Materialprobe zusätzlich abgegebenen ao enthaltenen Dämpfe. Der Wärmetauscher weist einen Wassermenge entspricht, so daß die gesamte Was- Innenkörpet 42 auf, der einen Flüssigkeitsdurchlaß sermenge in beiden Analysenproben ungefähr die bildet und zur Aufnahme der Verbrennungsprodukte gleiche ist und die Wasserlöschungen und damit aus der Rohrleitung 34 dient. Der Innenkörper ist auch die Zählausbeuten aneinander angeglichen von einem Außenmantel 43 umgeben, der mit ihm sind. *5 einen Ringraum begrenzt, der zur Aufnahme einer

Da sich das injizierte Wasser und Kohlenstoff- Kühlflüssigkeit dient, um die Wände des Innendioxid mit den Verbrennungsprodukten vermischt körpers auf einer Temperatur zu halten, die minde- und mit diesen durch das Wiedergewinnungssystem stens so tief liegt wie die Kondensationstemperatur geführt wird, braucht in der folgenden Beschreibung der den Innenkörper durchströmenden Dämpfe, zwischen den Oxiden radioaktiver und nichtradio- 30 Wenn das radioaktive Leitisotop die Form eines aktiver Substanzen kein Unterschied gemacht zu kondensierbaren Dampfes hat, wie beispielsweise werden. ³H.,O, bewirkt der Wärmetauscher 42 eine Umwand-

Eine besonders wichtige Anwendung findet die Er- lung des Leitisotops vom Dampfzustand in den flüsfindung bei der Verbesserung der Trennung ver- sigen Zustand. In Fällen, in denen das radioaktive schiedener radioaktiver Isotope, wenn Analysen- 35 Leitisotop in Gasform auftritt, das beispielsweise proben von mehrfach markierten Materialproben mit einem Bindemittel zur Reaktion gebracht werhergestellt werden, zum Beispiel von solchen, die den muß, dient der Wärmetauscher 41 dazu, die konsowohl Kohlenstoff-14 als auch Tritium enthalten. densierbaren Dämpfe von dem gasförmigen Leit-Wie im folgenden näher beschrieben wird, ist das isotop zu trennen, bevor das Leitisotop mit dem Wiedergewinnungssystem so ausgelegt, daß es das *° Bindemittel zur Reaktion gebracht wird.
Wasser in einer Probenphiole 51 und das Kohlen- Der Durchgangsweg des Wärmetauschers für das

stoffdioxid als Carbamat in einer Probenphiole 72 Gasgemisch ist aus einem wärmeleitenden Material auffängt. Es ist jedoch unvermeidlich, daß auch gefertigt, das einen laminaren Fluß der hindurchetwas Kohlenstoffdioxid in dem Wasser der Proben- geführten Gase und Dämpfe bei noch nicht erfolgter phiole51 absorbiert ist und sich umgekehrt in der 45 Kondensation gewährleistet, und der Querschnitt des Probenphtole 72 für das Kohlenstoffdioxid etwas Durchgangswegs ist mindestens in einer Richtung Wasser ansammeln Wenn die N5cngen von markier- senkrecht zur Fließrichtung des Gasgemisches austem Wasser und KohlenstolTdioxid in der Material- reichend klein gehalten, um dort eine Kapillarprobe sehr klein sind, können die Verluste an wirkung auf die kondensierte Flüssigkeit zu erzielen, markierten Oxiden durch Ansammlung in der fal- 5o Der Innenkörper 42 ist hier als geradliniges dünnschen Probenphiole sehr bedeutsam werden. Wenn wandiges Metallrohr ausgebildet, das einen Innen- jedoch nach der Erfmdang Wasser injiziert wird, ist durchmesser von ungefähr 1,2 mm bei einer Wandzwar die absolute Menge von Wasser und Tritium- dicke von ungefäir 0,1 ram und einer Länge von j oxid, das in die falsche Probenphiole gelangt, kon- ungefähr 125 ram aufweist.

staut Da aber nan mehr Wasser vorhanden ist, wird SS Mit dem Auslaßende des Wärmetauschers ist eine die relative Menge des m der Probenphiole für das Trennvorrichtung verbunden, welche die Verbren-Wasser gesammelten Wassers, und insbesondere des nungsprodakte ejnscfaließüch der kondensierten markierten Wassers entsprechend erhöht Mit ande- Dämpfe aus dem Wärmetauscher aufnimmt und die reu Worten wird hierdurch ia der zugeordneten Pro- kondensiertes Dampfe von den restlichen gasförmibenphiole 51 ein größerer Anteil an markiertem ^6o gen Prudukten abtrennt Mit der Verbrennnngskain- Wasser gesammelt. Die Trennung der markierten ntcr ist eine Steuer- oder Regeleinrichtung gekoppelt, Gase wird somit beträchtlich erhöht, so daß prak- weiche die Sauerstoffzufuhr beeinflußt und die Zutisch das ganze Tritium ta der Materialprobe in fuhr eines inerten Gases als Spülgas in die Verbrender Probeuphiok· 51 für ilas Wasser aufgefangen iunik!sl· .immer bewirkt, sobald die Verbrennung einer wird. ⁶S Pr in ικ-emiet ist, um damit eventuelle Reste von

Beim Vorliegen doppelt markierter Materialpro- Ve,t r.niungsprodtiktea aus der Verbrennungskamben kann die Trennung durch Vermehren der Ver- mei hinaus und durch den Wärmetauscher hindurch brenniingsprodukte durch Wasser und durch Kuh in Ji .· Trennvorrichtung zu führen. So ist bei der

13 ^f 14

dargestellten Vorrichtung ein elastisches Verbin- nung mit den Bezugszifiern 61 und 62 bezeichnet | gug

dungsstück SO am unteren E^de des Wärmetauschers sind. Das erste Versorgungssystem 61 weist einen | bilde

41 vorgesehen, mit welchem der Auslaß des einen Versorgungsbehälter 63 auf, der em flussiges Lö- J _gabe

Durchgangsweg bildenden Innenkörpers 42 des sungsmittel einer solchen Art enthält, wie sie übli- 4 ^äi Wärmetauschers mit einer üblichen Meßproben- 5 cherweise bei der Behandlung von Proben verwendet ^ _gew

oder Zählphiole 51 verbunden ist. Die Phiole 51 wird, die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt un- > _t Däi

ruht .suf einer Platte 52, die in Richtung auf das terworfen werden sollen, um so die Probe in einem ' fcör

Verbindungsstück 50 mittels einer Feder 53 vorge- flüssigen Zustand zu halten. Das erste Flü&ägkeits- _erfi

spannt ist, um rund über den oberen Rand der Versorgungssystem 61 wird bei der Behandlung von wii

Phiole eine gasdichte Abdichtung zu gewährleisten, xo Proben, die auf Temperaturen über dem Gefrier- da¹ Wenn die Verbrennungsprodukte aus dem unteren punkt gehalten werden sollen, normalerweise nicht od Ende des Wärmetauschers 41 ausströmen, fließen sie verwendet In dem System 61 wird ein inertes Gas. dv

nach unten in die Phiole 51, so daß die Flüssigkeit wie zum Beispiel Stickstoff, unter leichtem Druck vj

infolge der Schwerkraft in der Phiole zurückbleibt, in den oberen Raum des Versorgungsbehälters 63 W

während die Gase durch einen im elastischen Ver- 15 eingeführt, so daß das flüssige Lösungsmittel durch z<

bindungsstück 50 ausgebildeten Auslaßkanal 54 wei- ein Ventil 64 10 einen Meßverteiler 65 gedrückt wird, d

lersirömen. der einen beweglichen Kolben 65 ο aufweist Solange ϊ

Wenn die Verbrennung einer Probe beendet ist. das Ventil 64 in der aus der Figur ersichtlichen ; wird das Ventil 23 geschlossen, um die Sauerstoff- Stellung ist, bleibt der Kolben 65 α im Meßverteiler zufuhr in die Verbrennungskammer zu beenden, ao 65 in seiner gezeichneten Stellung, und es fließt Dann wird das Ventil 60 geöffnet, um ein inertes keine Flüssigkeit «us dem Verteiler, da dessen Aus-Gas, wie Stickstoff, über das gleiche Dosiergerät 24 laß verschlossen ist. Wenn jedoch das Ventil 64 um und die Durchlaßkanäle 25 und 26, die vorher zur 90° in seine zweite Stellung verdreht wird, zwingt Zuführung des Sauerstoffes gedient haben, als Spül- der Druck der aus dem Versorgungsbehalter 63 gegas in die Verbrennungskammer zu leiten. Dieses 35 lieferten Flüssigkeit den Kolben 65 α in der Figur inerte Gas. das unter leichtem Druck zugeführt nach links, bis er eine vorgewählte Haltestellung wird, strömt durch die Verbrennungskammer 18 erreicht und dadurch eine vorgewählte Flüssigkeitsnach oben, reinigt so die Kammer von jedem Rest menge durch das Ventil 64 und das T-Veibindungsan Verbrennungsprodukten und strömt weiter durch stück 40 hindurch in den Wärmetauscher 41 beförden Kammerauslaß 27, die Rohrleitung 34 und den 30 dert. Wenn der Kolben 65 α sich nach links bewegt. Wärmetauscher 41. Das gesamte System von der wird die Flüssigkeit im Verteiler 65 an dessen in der Verbrennungskammer 18 bis zu der Phiole 51 wird Zeichnung rechten Ende kontinuierlich ergänzt, also nach jeder Probenverbrennung sofort von allen Wenn also die abgemessene Menge an Lösungsmittel gasförmigen Verbrennungsprodukten gesäubert. Das abgegeben worden ist, ist das System wieder bereit. Spülgas hat auch die Neigung, Reste von flüssigem 35 die gleiche vorgewählte Menge an Flüssigkeit abzu-Kondensat aus dem Wärmetauscher zu entfernen. geben, sobald das Ventil 64 wieder um 90° gedreht Da das inerte Spülgas aus dem Wärmetauscher 41 wird. Dabei wird der Kolben 65 α während aufeinin den oberen Raum der Probenphiole 51 ausströmt, anderfolgender Ausgabeschritte abwechselnd nach die als ein Teil der Flüssigkeit-Gas-Trennvorrichtung links und nach rechts bewegt.

dient, kann es auch dazu verwendet werden, Sauer- 40 Das zweite Flüssigkeitsversorgungssystem 62 dient

stoff aus dem oberen Raum der Phiole auszutreiben, zur Lieferung einer vorbestimmten Menge von Szin-

um den Löscheffekt dieses Sauerstoffes während der tillatorflüssigkeit in den Wärmetauscher 41. Die Ab-

Analysc der gewonnenen Meßprobe auf Radioaktiv!- gäbe erfolgt in gleicher Weise, wie vorstehend im

tat zu vermeiden. Wenn also die Probenphiole 51 Zusammenhang mit dem Versorgungssystem 61 be-

von dem elastischen Verbindungsstück 50 gelöst 45 schrieben worden ist. Die Szintillatorflüssigkeit wird

wird, um die Phiole mit einer Abdeckkappe zu ,er- also aus einem Versorgungsbehalter 66 über ein

schließen, kann der Hals der Phiole zunächst direkt Vierwegeventil 67 in einen Meßverteiler 68 beför-

unler dem Einfluß des aus dem Verbindungsstück 50 dert und abwechselnd an entgegengesetzten Enden

ausströmenden Stickstoffes verbleiben, indem einfach des Verteilers durch aufeinanderfolgende 90°-Dre-

die Phiole seitlich geneigt wird, so daß der Stickstoff 50 hungen des Ventils 67 abgegeben. Aus dem Ventil

den oberen Rand der Phiole reinigt und von dort 67 gelangt die Flüssigkeit in das T-Vcrbindungs-

jcden Sauerstoffrückstand in die Atmosphäre aus- stück 40 und weiter abwärts durch den Wärmetau-

treibt. Dies ist ein wesentlicher Punkt, da Sauerstoff scher 41 in die Phiole 51.

eine starke Löschwirkung hat und die Radioaktivi- Um zu gewährleisten, daß die gesamte, dem

tätsmessung mittels einer bei der Flüssigkeits-Szin- 55 T-Verbindungsstück 40 aus den Flüssigkeitsversor-

tillation angewandten Zähltechnik empfindlich stört, gungssystemen 61 und 62 zugeführte Flüssigkeit

sofern nicht gewisse Vorkehrungen getroffen werden, durch den Wärmetauscher 41 nach unten fließt, kann

mit denen der Einfluß des Löschers kompensiert in der Rohrleitung 34 eine nicht dargestellte Ein-

werden kann. Es sind zwar bereits andere Methoden schnürung vorgesehen sein, mit welcher verhindert

zur Kompensation solcher Löscheffekte bekannt, 60 wird, daß Flüssigkeit aus dem T-Verbindungsstuck

doch komplizieren diese den Vorgang der Radio- 40 zurück in die Rohrleitung 34 fließen k«nn. Die

aktivitätsmessung beträchtlich. von den Systemen 61 und 62 gelieferten Flüssigkeits-

Nach der Spülung der Verbrennungskammer und mengen fließen durch den Wärmetauscher 41 ab-

des Wärmetauschers wird der Zustrom des inerten wärts und werden durch das Verbindungsstück SO

Spülgases durch Schließen des Ventils 60 beendet. 6s hindurch in die Probenphiole Sl entleert, wo sie Der Einlaß des Wärmetauschers 41 kann dann an- zusammen mit den vorher gesammelten kondensier·

schließend an ein Paar von Flüssigkeitsversorgungs- ten Dämpfen verbleiben,

systemen angeschlossen werden, die in der Zeich- Die Verbindung der beiden Flüssigkcitsvcrsor-

IiO 1949 048 15 U
gungssysteme mit dem Eingang des Wärmetauschers Wird die Reaktionssäule 74 benutzt, am ein radiobildet nicht nur eine geeignete Einrichtung zur Aus- aktives Leitisotop durch Reaktion mit einem Bindegabe dieser Flüssigkeiten ta die mit dem Auslaß des mittel wiederzugewinnen, wird ein Ventil 75 um 90° Wärmetauschers verbundene Probenphiole, sondern aus seiner ans der Figur ersichtlichen Stellung gegewährleistet auch, daß sämtliche kondensierten S dreht, wodurch eine vorgewählte Menge eines flüssi-Dämpfe von den Wänden des rohrförmigen Innen- gen Bindestoffes in einen Einlaßstutzen 76 im Mittelkörpers 42 des Wärmetauschers entfernt und damit teil der Reaktkmssäule 74 eingegeben wird, und zwar erfaßt werden. Bei dieser Verbindung besteht ein gerade nachdem die Sauerstoffzufuhr in die Verwichtiger Vorteil der dargestellten Einrichtung darin, brennungskammer 18 eingeschaltet worden ist. Es daß das radioaktive Leitisotop durch kehl Ventil io fließt also schon Gas durch die Reaktionssäule 74 oder andere Organe mit beweglichen Teilen hin- nach oben,* wenn das flüssige Bindemittel erstmalig durchgeleitet werden muß, wodurch die Wiederge- in die Säule eintritt Das flüssige Bindemittel bleibt winnung des Leitisotopes erleichtert und der gleichmäßig auf die verschiedenen Reaktionskam-Memory-Effekt des Geräts für radioaktive Substan- mern 74 α der Säule verteilt, solange Gas kontinuierzen verringert wird. Wegen des kleinen Volumens 15 lieh durch die Sank 74 nach oben fließt, und verdes Wärmetauschers wird eine darin enthaltene hindert dabei ein Ausfließen des flüssigen Binde- Flüssigkeit relativ schnell verdrängt, wenn mit einer mittels durch die verlängerten und nach unten geⁿ "t anderen Flüssigkeit nachgespült wird. Um sicherzu- richteten Stutzen 73 am unteren Ende der Reairtions- ;^r j stellen, daß alle Flüssigkeiten, die in den Wärme- säule, so daß kein flüssiges Bindemittel in die Phiole '' * tauscher 41 eingegeben werden, aus ihm auch wieder »o 72 gelangt.

vollständig ausfließen, ist es vorteilhaft, den Spül- Um eine vorgewählte Menge von Bindemittel in

;_: gasfluß über die Verbrennungskammer durch den die Reaktionssäule zu liefern, wird die Flüssigkeit

j Wärmetauscher für eine kurze Zeitspanne von un- über eine Dosiervorrichtung 77 geliefert, die einen

gefahr 5 Sekunden wieder aufzunehmen, nachdem beweglichen Kolben 77 a mit einer einstellbaren

- der Flüssigkeitsnuß aus den beiden Versorgungs- «5 Haltestetlung enthält. Dadurch wird der Kolben 77 a

systemen 61 und 62 beendet worden ist. Dieser bei jedem Zuführungsschritt an der gleichen Stelle

Spülgasfluß kann auch zum Reinigen des oberen angehalten, so daß bei jeder Probe immer die

Raumes der Phiole 51 verwendet werden, wenn sie, gleiche Menge von flüssigem Bindemittel geliefert

.', wie vorstehend beschrieben worden ist, vom Ver- wird. Solange sich das Ventil 75 in der aus der Figur

ι bindungsstUck 50 abgenommen wird und durch eine 30 ersichtlichen Stellung befindet, bleibt der Kolben

Kappe verschlossen wird. Bei dieser Einrichtung hat 77 α der Dosiervorrichtung 77 in der in der Figur

sich gezeigt, daß praktisch die gesamte Menge des dargestellten Lage, und es fließt keine Flüssigkeit in

l| radioaktiven Leitisotopes, die im Ausgangsmaterial den Einlaßstutzen 76. Wird das Ventil im Uhrzeiger-

vorhanden war, in der Probenphiole 51 wiederge- sinn um 90° gedreht, so wird der Auslaß der Vor-

wonnen werden kann, wenn das Isotop in Form 35 richtung 77 mit dem Einlaßstutzen 76 verbunden,

^1] eines kondensierbaren Dampfes anfällt. und eine nachfolgende Verschiebung des Kolbens

; Zur Wiedergewinnung von Leitisotopen durch Re- 77 α liefert eine vorgewählte Menge von Bindemittel

aktion mit einem flüssigen Bindemittel werden die in die Reaktionssäule 74. In der Zeichnung ist zwar

; von den kondensierten Dämpfen getrennten Gase in ein handbetätigter Kolben 77 a dargestellt, doch kann

.1 eine Reaktionssäule geleitet, die eine Einrichtung 40 die Ausgabe des flüssigen Bindemittels auch auto-

zur Aufnahme des Bindemittels aufweist und in matisch in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils

welcher die Gase während des Gasdurchganges durch 75 erfolgen. Nachdem die abgemessene Menge von

die Säule in Reaktion mit dem Bindemittel gebracht Bindemittel in die Reaktionssäule geliefert worden

werden. Die Reaktionssäule ist weiterhin mit einer ist, wird das Ventil 75 in seine aus der Figur er-

; Einrichtung zur Richtungsumkehr der Gasströmung 45 sichtliche Normallage zurückgedreht, und die Do-

durch die Säule versehen, um das Bindemittel und siervorrichtung 77 wird automatisch mit neuem flüs-

.! das Reaktionsprodukt aus der Säule zu entfernen. sigem Bindemittel aus einer Vorratsflasche 78 auf-

Eine Meßprobenphiole ist mit der Reaktionssäule gefüllt. Die Flüssigkeit wird aus der Vorratsflasche

verbunden und dient zur Aufnahme des Bindemittels 78 mit Hilfe von Stickstoff in die Dosiervorrichtung

und des Reaktionspruduktes aus der Säule bei der 5© 77 gefördert, der in den oberen Raum der Flasche 78

Umkehr der Gasströmung. Zu diesem Zweck werden eingedrückt wird.

in der dargestellten Einrichtung die aus der ersten Wenn die Gase, die das radioaktive Leitisotop Probephiole 51 austretenden Gase durch den Aus- enthalten, beispielsweise ¹⁴CO₁, durch die Reaktionslaßkanal 54 im elastischen Verbindungsstück 50 und säule nach oben geleitet werden, reagiert die radiodurch ein Ventil 70 hindurchgeleitet, das bei seiner SS aktive Komponente mit dem Bindemittel, beispielsaus der Figur ersichtlichen Stellung die Gase durch weise Äthanolamin, und bildet ein Reaktionsproeinen Verbindungsteil 71 hindurch in eine zweite dukt, das innerhalb der Reaktionskammer 74 a Probenphiole 72 leitet. Aus der Probenphiole 72 ge· zusammen mit dem flüssiges Bindemittel gehalten langen die Gase zum unteren Ende eines nach unten wird. Die Menge des Reaktionsproduktes, das in . gerichteten Stutzens 73 einer Reaktionssäule 74, die <« den verschiedenen Reaktionskammern 74 α gehalten eine Reihe von Reaktionskammern 74 α mit gewöib- wird, ändert sich fiber die Länge der Reaktionsten Wandungen aufweist, die miteinander über sanft säule. Es werden jedoch über 99 Ve des Leitisotopes geschwungene, verengte Zwiscaenabschnrtte oder erfaßt Die Gase, die keine Reaktion eingegangen Halsteile 74 ft verbunden sind, wobei die Verbin- sind, werden am oberen Ende der Reaktionssäule dungswände zwischen den Kammern 74 α und den *« durch ein Verbindungsglied 79 und durch ein Ventil anschließenden verengten Halsteilen 74 b weich in- 80 hindurch in die Atmosphäre abgeleitet, einander Übergehen und insgesamt eine weiche Kur- Um die Reaktionstempcralur innerhalb der Säule venlinie ergeben. 74 zu steuern, wird durch einen die Säule 74 um-

κκ· as Sekunden fortgeführt Die Zeitdauer hSoKt

gebenden Ringraum eine wirraeübertragene Flüssig- 15 »«s « ~» _{üon des} Kohlenstoffdioxids relativ

kdtlräidurchgeieitet ™" ^LdSeI ab. Das Ventil 70 wird dann wie-

Nacfa Beendigung der Verbrennung der Matenal- »im ^Bm^ⁿZ_{d bu} um die Gasströmung durch

probe wird die Suckstoff-Gasspülung während einer der umι w\fc> umzukehren und dadurch das

geeigneten Reinigungszeitspanne fortgeführt, bei- 5 die ^f"" ^_ttei _nach unten durch die Reak-

spielsweise 30 Sekunden lang. Dann wird das Veaül flüssige Losungsnm ι p_robenphioi_{e 72} a,,^

70 um 90° gedreht, so daß das Spülgas in das obere ^% JvS 70 wird dann wieder in seh*

Ende der Reaktionssäule 74 geleitet wird und da- fuhren. ^uas _It ^vclu' ' .,_{rkheweBL so} ß

durch eine Umkehr der Richtung der Strömung Ursprüngen"»« "™*J^ J?_e

durch die Säule bewirkt Wenn dal Gas durch die « Spülgas noch einmal oben durch die

Reaktionssäule 74 hindurch nach unten strömt, wird strömt. ^, c_

mit ihm die in der Säule enthaltene Flüssigkeit ein- Sodann wird ^.f^E

schließlich des Reaktionsproduktes, das bei der Re- SzmuUatorflussigkert aus dem

aktion des flüssigen Bindemittels nut der das LA- system82 zugeführt. ^^StottetU

i d i flüigkeit aus einem Voirategefaß86über em

aktion des flüssigen Bindemittels nut der das LA y

isotop enthaltenden Gaskomponente entstanden ist, « flüssigkeit aus einem

in die Probenpfaioie72 beSSert Die Gase toten wegeventü87 in ~ J^XÄ

aus der Phiole 72 nach oben durch den Verbindung!!- das Ventü 87 um 90 aus f^ m der

teil 71 hindurch und über den Durchlaß 70 α und ten Stellung ^"zL A^MMv JteX^Tfvo?

das Ventil 70 ins Freie Lage des Kolbens 88 α des MeUverteuers e».e vor-

D*: Ventil 70 S danu in ,eine Ursprungsstel- _n besamte Menge von Srintin-torfto^jt^avs dem

lung zurückgedreht, so daß die Gasströmung durch Meßverteiler durch den Dreck des Suckles ,m

die Reaktionssäule wieder nach oben erfolgt, und oberen Raum ^s Vorratsgefaßes 8*£?**&■ ·. ruckt

das Verbindungsglied 79 am oberen Ende der Reak- wodurch der Kolben 88 α in der Zeijnun, nach

tionssäule 74 kann anschließend mit einem Paar links bewegt wird und Flüssigkeit durch da_; /en«

Flüssigkeitsversorgungssystemen 81 und 82 verbun- a₅ 87 in das Verbindungsglied 79 an der ipu.e der

den werden Reaktionssäule 74 befordert. Wegen des nacr. oben

Das erste Flüssigkeitsversorgungssystem 81 weist gerichteten Gasstromes in der Reaktionssa .. beein Vorratsgefäß 83 auf, das ein flüssiges Lösungs- wirkt diese Flüssigkeit wieder eine Scheuen*.rkung mittel enthält, das zum Lösen des durch die Reak- an den Wänden der Reaküonssaule 74. Nachu m die tion der Isotopenkomponente mit dem Bindemittel 30 Flüssigkeit in die Säule eingegeben worden im. wird gebildeten Reaktionsproduktes dient. Das Lösungs- der Spülgasstrom etwa 5 bis 10 bekundenι lan- aufmittel kann auch dazu dienen, die gewonnenen Ana- rechterhalten Anschließend wird der Gasflub π der lysenproben in flüssigem Zustand zu halten, während Säule 74 wieder umgekehrt indem das Vl Mil 70 sie bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt weiter gedreht wird, um die Szmtillatorflussigkeit a-.-s der behandelt wird, wie dies vorstehend in Verbindung 35 Säule in die Phiole 72 zu befordern,
mit dem Flüssigkeitsversorgungssystem 61 beschrie- Die mit der Reaktionssaule 74 zusammen* rkcnben worden ist. In den oberen Raum des Vorrats- den Flüssigkeitsversorgungssysteme stellen /weckgefäßes 83 wird inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, dienliche Einrichtungen zur Beförderung der Szin· unter leichtem Druck eingeleitet, so daß das flüssige tillatorflüssigkeit in die Phiole 72 dar und sin»! eine Lösungsmittel durch ein Ventil 84 in einen Meßver- 40 schnelle und wirkungsvolle Einrichtung, die Jinen teiler 85 geleitet wird, der einen verschiebbaren KoI- über 99 o/_e liegenden Wiedergewinnungseftekt und ben 85 α aufweist. Wie bereits vorstehend in Verbin- einen Memory-Effekt für radioaktive Ruckstande in dung mit den Flüssigkeitsverteilern 65 und 68 be- der Größenordnung von ^l/iooo oder weniger aufweist, schrieben worden ist, kann der Kolben 85« inner- Darüber hinaus wird das Leitisotop nur durch ein halb des Verteilers 85 durch aufeinanderfolgende 45 einziges Ventil 70 befördert, und auch nur dann, Drehungen des Ventils 84 um jeweils 90° vor- und wenn es sich in Gasform befindet, wodurch eine zurückbewegt werden, wobei jedesmal eine voree- weitere Erleichterung einer vollständigen Rückgewählte Menge von Lösungsmittelflüssigkeit durch winnung des radioaktiven Leitisotopes gegeben ist. das Ventil 84 in das Verbindungsglied 79 liefert, Bei einem Anwendungsbeispiel der Erfindung wenn das Ventil 84 um 90" gedreht wird. Diese 50 wurde eine 1 Gramm schwere Probe eines mit Tri-Flüssigkeit fließt nach unten in die Reaktionssäule 74 tium markierten organischen Materials verbrannt, und wird darin in der gleichen Weise verteilt, wie Die Verbrennung wurde durch die elektrische Zündbereits früher im Zusammenhang mit der Zuführung vorrichtung eingeleitet, die Erhitzung auf eine Temdes flüssigen Bindemittels erläutert worden ist. Der peratur von etwa 1500° C getrieben und der Sauernach oben gerichtete Gasstrom führt zusammen mit 55 stoffzufluß auf etwa 2 l/min, eingestellt. Zu Beginn der Eingabe der Flüssigkeit an der Spitze der Reak- der Verbrennung wurde eine Wasserinjektion von tionssäule an deren Innenwänden zu einer Scheuer- 70 mg durchgeführt. Der Druck innerhalb der Verwirkung, so daß nahezu das gesamte Reaktions- brennungskammer während der Verbrennung war produkt, das in der Säule enthalten ist, in der kleiner als 0,1 atü. Die Wände der Verbrennurigs-Probenphiole 72 aufgefangen werden kann. Der er- 60 kammer wurden vorgewärmt und thermostatisch auf zielte Rückgewinnungseffekt ist dabei so groß, daß einem Wert von etwa 170° C gehalten, der auskeia radioaktiver Rädestand verbleibt und über 99 «/0 reichte, um jede merkliche Kondensation von Verdes Leitisotopes in der Phiole 72 wiedergewonnen brennungsprodukten auf den Innenwänden der Verwerden. brennungskammer tu verhindern. Während der Ver-

Nachdem die erste Flüssigkeit an der Spitze der 63 brennung wurden die Verbrennungsprodukte fort-

Reaktionssäule eingegeben worden ist, wird die laufend durch das obere Ende der Verbrennungs-

durch die Säule hindurch nach oben gerichtete kammer in den Wärmetauscher abgeführt, der eine

Spülgasströmung über eine Zeitdauer von ungefähr geradlinige Röhre aus rostfreiem Stahl mit einem

19 20

Innendurchmesser von 2 mm, einer Wandstärke von werden kann. Die Einrichtung kann aber auch zur 0 S mm und einer Länge von 250 mm aufwies. Die Behandlung von doppelt markierten Proben verwen-Wände der Röhre wurden auf einer Temperatur von det werden, die Leitisotope enthalten, die durch etwa 0° C gehalten. Aus dem Wärmetauscher tropf- Anwendung beider Methoden wiedergewonnen werten kondensierte Dämpfe mit dem kondensierten 5 den können. In dem Falle, in dem das Proben-³H₂O in die Probenphiole, die mit dem unteren Ende material nur mit einem einzigen Leitisotop markiert des Wärmetauschers verbunden war, während die ist, welches als kondensierter Dampf wiedergewonrestlichen Gase durch die Phiole hindurchströmten Ben werden kann, werden die aus der ersten Proben- und in die Atmosphäre abgeleitet wurden. phiole 51 abgeleiteten Gase einfach durch den Rest

Die Verbrennung der Materialprobe war nach io des Systems weitergeleitet und in die Atmosphäre

etwa 45 Sekunden beendet Daraufhin wurde die abgeleitet Bei Verwendung einer nur mit einem

Sauerstoffzufuhr abgestellt und die Stickstoffzufuhr einzigen Leitisotop markierten Probe, welches durch

eingeschaltet, so daß Stickstoff in einer Menge von die Reaktion mit einem Bindemittel wiedergewonnen

7 l/min, etwa 5 bis 10 Sekunden lang durch die werden soll, ist die Zuführung einer Szintillatorflüs-

Verbrennungskammer hindurchströmte. Die Stick- 15 sigkeit zum Wärmetauscher 41 nicht erforderlich,

stoffzufuhr wurde dann abgeschaltet und eine vor- Dagegen kann es wünschenswert sein, irgendeine

bestimmte Menge von Dioxan als Szintillatorflüssig- andere Flüssigkeit durch den Wärmetauscher zu

kdt aus einem Meßverteiler in den Einlaß des Wärme- schicken, um dort kondensierte Dämpfe zwischen

tauschers gegeben. Dsr Meßverteiler war so einge- aufeinanderfolgenden Verbrennungsvorgängen zu

stellt, daß er 10 ml der Szintillatorflüssigkeit wäh- ao entfernen. In gleicher Weise besteht keine Notwen-

rend einer Zeitspanne von etwa 5 Sekunden in den digkeit, irgendeine Flüssigkeit in die Reaktionssdulc

Wärmetauscher lieferte. Anschließend wurde die 74 zu schicken, wenn die Probe nur mit einem ein-

Flüssigkeitszufuhr zum Einlaß des Wärmetauschers zigen Leitisotop markiert ist, das als kondensierter

geschlossen und die Stickstoffzufuhr in die Verbren- Dampf gewonnen werden soll, weil das die Phiole 51

nungskammer für weitere 5 Sekunden mit einer Ge- as durchströmende Gas während der Behandlung sol-

schwindigkeit von etwa 4 l/min, wieder aufgenom- eher Proben normalerweise über das Ventil 70 in die

men. Während dieser letzten Stickstoffzufuhr Wurde Atmosphäre abgeleitet wird. Wenn lediglich mit Tri-

die Probenphiole von dem elastischen Verbindungs- tium markierte Proben behandelt werden sollen,

stück am Auslaß des Wärmetauschers abgenommen kann der in Strömungsrichtung hinter der Phiole 51

und mit ihrem oberen Ende geneigt unter dem Aus- 30 angeordnete Teil der Vorrichtung auch weggelassen

laßkanal des Wärmetauschers gehalten, so daß der werden.

ausströmende Stickstoff, der zu der Phiole gelangte, Jede bei der vorstehend geschilderten Einrichtung während dieser Zeit den Gasraum der Phiole von von Hand durchgeführte Betätigung kann auch Sauerstoff reinigte. Dann wurde schnell die Abdeck- selbsttätig durchgeführt werden. Zum Beispiel kann kappe der Phiole aufgeschraubt, um die in ihr ent- 35 das öffnen und Schließen der Sauerstoff- bzw. Stickhaltene Meßprobe in einer Stickstoffatmosphäre zu stoff-Ventile 23 und 60 mittels einer Zeitschalteinhalten. Sodann wurde die Meßprobe auf Radio- richtung nach einem für bestimmte Probentypen ausiiktivitat analysiert. gearbeiteten Zeitplan gesteuert werden. In gleicher

Mit den gezeigten Einrichtungen können Proben Weise können die Ventile 64, 67, 75, 84 und 87, die

aus einem Ausgangsmaterial behandelt werden, das 40 den verschiedenen Flüssigkeitsversorgungssystenicn

nur mit einem einzigen Leitisotop markiert ist, wel- zugeordnet sind, sowie das Ventil 70 entsprechend

ches entweder als kondensierter Dampf oder durch einem vorbestimmten Zeitplan durch Zeitschaltern-

Reaktion mit einem Bindemittel wiedergewonnen richtungen gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Proben für die Flüssigkeits-Szinrillations-Spektroskopie nach S der Verbrennungsmetbode, bei der eine radioaktive Leitisotope enthaltende Analysensubstanz in einem Sauerstoffstrom in gasförmige Oxide übergeführt wird, die danach in flüssiger Form wiedergewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysensubstanz in der Gasphase weitere gasförmige Oxide von nicht radioaktiven Isotopen der Leitisotope beigemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren gasförmigen Oxide zu einem Anteil von 1 bis 50% und vorzugsweise zu 10% an der gesamten Gasströmung beigemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei ao welchem die Analysensubstanz Kohlenstoff-14 enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kohlenstoffmonoxid und/oder -dioxid beigemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Analysensubstanz Tritium enthält, as dadurch gekennzeichnet, daß ihr Wasserdampf beigemischt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Analysensubstanz mindestens zwei radioaktive Isotope enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Oxide von nicht radioaktiven Isotopen lediglich einer dieser Substanzen beigemischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Analysensubstanz Kohlenstoff-14 und Tritium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dieser lediglich Wasserdampf beigemischt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxide von nicht radioaktiven Isotopen bei der Verbrennung beigemischt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxide von nicht radioaktiven Isotopen zu Beginn der Verbrennung beigemischt werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Herstellen von Normalen für die Szintillationslöschung durch Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß einer eine vorgegebene Menge eines als Radioaktivitätsnonnai so dienenden radioaktiven Isotopes enthaltenden Analysensubstanz ein vorbestimmtes ganzzahliges Vielfaches einer vorgegebenen Menge von Wasserdampf beigemischt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine derartige Abwandlung, daß die vorgegebene Menge des als Radioaktivitätsnormal dienenden radioaktiven Isotopes einer in flüssiger Form wiedergewonnenen Analysensubstanz anschließend in flüssiger Form beigemischt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis K zum Anpassen der Szintillationslöschung durch Wasser von Analysensubstanzen mit im terschiedliehem Wassergehalt, dadurch gekerntzeichnet, daß eine Analysensubstan/, deren Wassergehalt kleiner ist als der größte hei einer Analysensubstanz vorkommende Wassergehalt.

etwa diejenige Menge an Wasserdampf beigefügt wird, die diese Anarysensubstanz weniger abgibt als die Analysensubstanz mit dem größten vorkommenden Wassergehalt

12. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Einrichtung zum Überführen einer Analysensubstanz in gasförmige Oxide und einer Einrichtung zum Verflüssigen gasförmiger Oxide, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Beimischen weiterer gasförmiger Oxide zur Analysensubstanz in der Gasphase.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Probenkorb (10) zur Aufnahme der zu verbrennenden Analysensubstanz und eine darüoer angeordnete Verbrennungskammer (18) mit einer der Form der Flamme der brennenden Analysensubstanz angepaßten Form.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Probenkorbs (10) eine Zuführung (25) für sauerstoffhaltiges Gas und oberhalb des Probenkorbes (10) in der Umgebung des unteren Randes der Verbrennungskammer (18) Zuführungen (110, 114) für die weiteren gasförmigen Oxide von nicht radioaktiven Isotopen vorgesehen sind, und daß diese Zuführungen (25, 110, 114) derart angeordnet sind, daß sich überschüssiges sauerstoffhaltiges Gas und/oder die weiteren gasförmigen Oxide nicht vollständig mit den übrigen Bestandteilen der Gasströmung vermischen, sondern zwischen dem Gasgemisch und den Seitenwänden der Verbrennungskammer (18) eine die Berührung des Gasgemisches mit den Seitenwänden im wesentlichen verhindernde Schicht bilden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (18) zur Beheizung ihrer Seitenwände in einem mit wärmeleitendem Material gefüllten und mit einer Heizung (32) versehenen Gefäß (30) untergebracht ist und daß in diesem Gefäß (30) ein Vorwärmer (109) vorgesehen ist, mit welchem in flüssiger Form vorliegende weitere Oxide von nicht radioaktiven Isotopen in den gasförmigen Zustand überführbar sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41, 74) zum Verflüssigen gasförmiger Oxide einen kühlbaren Wärmetauscher (41) aufweist, mit welchem bei vorgegebenen Temperaturen flüssige Oxide kondensierbar sind, und eine Trennvorrichtung (50, 51, 54), mit welcher die hierdurch erhaltenen Kondensationsprodukte von dem restlichen Gasgemisch abtrennbar sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41, 74) zum Verflüssigen gasförmiger Oxide eine Reaklionssaule (74) aufweist, in welcher die gasförmigen Oxide in einer Btndeflüssigkeit (78) lösbar oder chemisch bindbar sind, und eine Trennvorrichtung (71, 72, 73), mit welcher die hierdurch erhaltene Lösung oder chemische Verbindung von dem restlichen Gasgemisch abtrennbar ist.