実験講義（基本編）

放射性同位元素取扱い実験

実験講義②

_{RI実験の概要}

３つの実験の概要 いろいろな放射線計測のこと（ガラスバッジ含め） 液体シンチレーションカウンター、チェレンコフ光の説明 イメージングプレートと読み取り装置の説明 トレーサー実験の原理、計算方法の説明 汚染検査の説明（スミアチェック含め）

2

3つの実験の概要

1. ピペッターを使ったRIの希釈操作と、 液体シンチレーションカウンターによる放射線測定 2. イネを用いた32_{Pトレーサー実験：葉面吸収と経根吸収} 3. サーベイメータによる汚染検査

3

使用するRI

32

_{Pを使用する}

化学形は、H

₃

PO

₄ 購入すると、 管理区域に届 けられる。

4

32

_{Pの放射性崩壊について}

• β

－

_崩壊（β

－

_decay）

原子核内の中性子(n)は壊変して陽子(p)に変わる。 このとき、電子(e)と反ニュートリノ(ν)が放出される。

n

→

ｐ

+

e +

ν

（反ニュートリノ） 32

_P

_→

32

_S

₊

_e

₊

_ν

陽子15 陽子16 中性子17 中性子16

半減期

_14.28日

β線最大エネルギー1.71MeV （※すべてが1.71MeVではない。 ニュートリノとエネルギーを分け合う。）

ピペッターを使ったRIの希釈操作と、 液体シンチレーションカウンターによる放射線測定

実習項目1.

目的 ・非密封RIの安全取扱いに関する基本的な操作を身につける。 ・溶液サンプルの希釈操作を学ぶ。 ・液体シンチレーションカウンターによる 放射線計測手法を習得する。

希釈操作

32_P 50 ml 100 ml 100 ml 900 ml 900 ml ② _③ 32_{P原液から、３段階の希釈を行う。} ① 9.95 ml 32_{Pを添加する前に、容器にあらかじめ} 水耕液を入れておく。 この操作を通して、ピペッターの扱いに 慣れましょう。

放射線の計測

32_P 50 ml 100 ml 100 ml 900 ml 900 ml ② _③ 希釈した溶液の放射能を測定する。 ① 9.95 ml ・希釈操作の精度の確認 ・2種類の測定方法の、 放射線検出効率の評価 5 ml 50 ml 放射線計測

様々な放射線測定機器

Ge半導体検出器

NaI(Tl)シンチレーションカウンター

イメージング・プレート _{サーベイメータ(GM管)}

放射線測定の原理

放射線のエネルギー

蛍光に変えて光を検出

電流を検出

【シンチレータ】

放射線を受けて

発光する物質

10

シンチレーションカウンターの原理

放射線

光電子増倍管

同時計数により、シグナル/ノイズ 比 を高める。

シンチレータ

光電子増倍管

シンチレータが発する光を検出している。

光

光

計数効率（%）＝係数率（cpm）÷壊変率（dpm） ×100 が重要。 壊変率とは、真の放射能のこと（decay per minute）。

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シンチレーションカウンターの原理

NaI(Tl)シンチレーションカウンター 液体シンチレーションカウンター 発光物質を 有機溶媒に溶かした 液体（カクテル）に、 サンプルを混ぜておく。 ヨウ化ナトリウム結晶（固体）を 蛍光体として装置内に内蔵。 電磁放射線の検出向き。 シンチレータ と 光検出器 の組み合わせ

チェレンコフ光

ある物質中において、

荷電粒子の速度＞光の速度

になるときに発せられる光。

水中におけるベータ線の場合、

263 keV

以上のエネルギーを持つと、発光する。

Wikipedia

→

この光を光電子倍増管で検出することが可能。

放射線の計測

32_P 50 ml 100 ml 100 ml 900 ml 900 ml ② ③ ① 9.95 ml シンチレーション光測定 と チェレンコフ光測定 50 ml 50 ml 放射線計測 50 μl

+

3 ml 液体シンチレーションカクテル or 水

クエンチング（消光）

様々な原因によって蛍光が弱くなる現象

色クエンチング

シンチレータの着色による、蛍光の吸収

化学クエンチング

サンプルに含まれる化学物質による、

放射線エネルギー吸収

補正

外部標準チャネル比法

クエンチングが強いと、弱い蛍光のカウント数

が増えることを利用。

係数率 cpm パルス波高 （エネルギー） クエンチング無し クエンチング強い 機器に内蔵している137_{Cs放射線源を各サンプルに照射して} スペクトルの変化＝クエンチングの強度 を算定して補正。

イネを用いた32_{Pトレーサー実験：葉面吸収と経根吸収}

実習項目2.

目的 ・汚染を発生させず、さらに、 実験中の被ばくを低く抑えたRI実験手法を身につける。 ・オートラジオグラムの特性を理解する。 ・非密封RIを用いたトレーサー実験の基本手法を習得する。

トレーサー実験の概念

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【トレーサー】

追跡者。

特定の物質の移動や変化を追跡するために使う、

微量添加物。

トレーサー実験の概念

18

「100万羽の群れの中に、

トレーサー実験の原理

19

100万羽の群れ全体から発せられている信号が10回

群れから一部の集団が離脱

離脱集団から2回の信号を検知したなら、 その集団には20万羽いる、と算出される。

物質の量 と シグナル強度 が比例関係にある

トレーサー利用の例：光合成

14

16 16 16 ₁₂ 16

添加６０秒後

藍藻（藍色細菌）に

14

_CO

2

を添加する

添加７秒後 添加2秒後

炭酸固定反応の同定

カルビン・ベンソン回路

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藻類による鉄の吸収特性

55_{Fe-鉄0.1μMを培地に添加し、吸収量を測定} ●Phaeodactylum tricornutum（珪藻） ■Emiliania huxleyi （円石藻） ▲Ostreococcus tauri （プラシノ藻） クエン酸鉄 EDTA鉄

イネの根によるセシウムとカリウムの吸収

K吸収速度 Cs吸収速度 溶液中のK濃度(mM)

K

+

_とCs

+

_{の吸収は競合関係にある}

水耕液液に 42_K, 137_{Csを添加、} 20分吸収 (Csは常に0.1 mM)

今回実習するトレーサー実験

イネ体内でのリン酸の動きを、32_{Pをトレーサーとして追跡する}

根から吸収

葉面から吸収

実習では、１人１個体を使う。

実習項目1.との関連

32_P 50 ml 100 ml 100 ml 900 ml 900 ml ② ③ ① 9.95 ml 5 ml 全量

_{溶液のリン酸濃度は 92 μM}

32

_{P原液は○○ Bq/μl}

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オートラジオグラフィーによる画像化

ラジオグラフィー 物質の分布を、放射線を使って可視化する手法 オートラジオグラフィ― 試料中に含まれる放射性物質の分布を、 それが発する放射線を使って可視化する手法

28 オートラジオグラフィー

イメージングプレート（IP）とは

【輝尽性発光】 エネルギーを蓄積させておける蛍光体。 レーザー光で刺激すると、蓄積していたエ ネルギーに応じて発光する。 イメージングプレートは、 プラスチック板の上に 輝尽性蛍光体を塗布したもの。 【読み取り装置】 イメージングプレートに数μ ～ 数百 μmの ピッチでレーザー光を照射しながら発光を 集光し、電気信号として出力する。出力さ れた情報は、二次元画像として表示される。

イメージングプレート

：サンプリング～コンタクト

対照（リンドウ葉） ✓ 数値だけでは分からない情報を得る ✓ 核種は分別できない ✓ 標準液を使って検量線を作れば 定量することもできる

実習項目1.との関連

32_P 50 ml 100 ml 100 ml 900 ml 900 ml ② _③ ① 9.95 ml ・経根吸収と葉面吸収ともに、吸収溶液のリン酸濃度は 92 μM ・吸収させた溶液の32_{Pのシグナルは○○} 5 ml 5 ml 5 ml シグナル強度 リン酸含量（ nmol ）

希釈溶液を用いてIP用の検量線を作る

IP画像に基づいたリンの分布の定量解析

シグナル強度 リン含量（ nmol ）

Image J で画像解析を行う

・どの組織に、どのくらいのリンが分布しているかを算出

サーベイメータによる汚染検査

実習項目3.

目的

・ GMサーベイメータの使い方と、表面汚染の検出技術を身につける。 ・ 汚染があった場合の対処方法と基本的な除染方法を習得する。

表面汚染検査

• 非密封RIを使った実験では、

常に汚染のリスクがある。

• 汚染に早く気付かないと、意図せず汚染を広げ

る可能性がある。

• 実験終了時にも、使用した場所や物に汚染が無

いことを確認する。

表面汚染検査の方法

• 間接測法（スミア法）

対象物表面の一定面積（10cm×10cm）を

スミア濾紙等で拭き取り、付着した放射性物質

の量を測定する。拭き取り効率も考慮する。

• 直接測定法

対象物表面を、汚染検査用サーベイメータ

で走査しながら測定する。

GMサーベイメータの原理

• サーベイメータの検出部にはガスが封入され、

電圧がかけられている。

• 放射線によってガス分子が電離する。

• 電子が（＋）極に移動しながら増幅され（“電

子なだれ”）、放電状態になり、電流が観測さ

れる。

直接測定法の実習

GMサーベイメータで

汚染箇所を探す

除染する（切り取り）

液体シンチレーション カウンターで測定し、

汚染度を算出

32_{P汚染のある方眼用紙} （２～３人で１枚を調べる）

汚染箇所と、汚染度（Bq）をレポートに書く