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Theoretical and Experimental Aspects of Quenching Variables from Biomedical Samples in Liquid Scintillator Systems; Aspects Theoriques et Experimentaux des Parametres d'Extinction Etudies sur des Echantillons Biomedicaux dans des Systemes a Scintillateur Liquide; Teoreticheskie i ehksperimental'nye aspekty peremennykh gasheniya iz biomeditsinskikh prob v zhidkikh stsintillyatsionnykh sistemakh; Estudio Teorico y Experimental de las Variables de Extincion en el Recuento de Sustancias Biological por Centelleo Liquido

Abstract

Until recently, it has not been possible to separate the individual quenching variables in liquid scintillator systems. Although conventional methods for quench correction enable the determination of the total quenching in a particular sample, the absolute contribution of colour and fluorescence quenching cannot be determined. This information is of great importance in the design of new and more efficient scintillator systems and in the critical evaluation of older systems for possible improvements. Two independent methods have been developed recently by the author to evaluate the individual quenching variables in liquid systems. The first method shows that a general mathematical model can be used to accurately predict the degree of colour quenching in any given sample using spectrophotometric data. This treatment is analogous to one for the total light absorption of a multicomponent system and finally results in an integral equation of the type Q = {integral}{sup {lambda}{sub n{sub {lambda}{sub {sub l}}}}} (K)(A)d{lambda}, which can be easily simplified for use. This technique is capable of giving accurate information for evaluating the combined effects of colour and fluorescence quenching and gives a good deal of insight into the exact factors that cause colour quenching. However, a worker faced with large numbers of  More>>
Authors:
Ross, H. H. [1] 
  1. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)
Publication Date:
Oct 15, 1965
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-61/38
Resource Relation:
Conference: Symposium on Radioisotope Sample Measurement Techniques in Medicine and Biology, Vienna (Austria), 24-28 May 1965; Other Information: 13 refs., 4 tabs., 3 figs.; Related Information: In: Radioisotope Sample Measurement Techniques in Medicine and Biology. Proceedings of the Symposium on Radioisotope Sample Measurement Techniques| 741 p.
Subject:
60 APPLIED LIFE SCIENCES; 46 INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY; BLOOD; COLOR; FLUORESCENCE; INTEGRAL EQUATIONS; LIQUIDS; LIVER; PHOTONS; QUENCHING; SPECTROPHOTOMETRY; STANDARDS; URINE
OSTI ID:
22131295
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M2493086419
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 409-424
Announcement Date:
Sep 19, 2013

Citation Formats

Ross, H. H. Theoretical and Experimental Aspects of Quenching Variables from Biomedical Samples in Liquid Scintillator Systems; Aspects Theoriques et Experimentaux des Parametres d'Extinction Etudies sur des Echantillons Biomedicaux dans des Systemes a Scintillateur Liquide; Teoreticheskie i ehksperimental'nye aspekty peremennykh gasheniya iz biomeditsinskikh prob v zhidkikh stsintillyatsionnykh sistemakh; Estudio Teorico y Experimental de las Variables de Extincion en el Recuento de Sustancias Biological por Centelleo Liquido. IAEA: N. p., 1965. Web.
Ross, H. H. Theoretical and Experimental Aspects of Quenching Variables from Biomedical Samples in Liquid Scintillator Systems; Aspects Theoriques et Experimentaux des Parametres d'Extinction Etudies sur des Echantillons Biomedicaux dans des Systemes a Scintillateur Liquide; Teoreticheskie i ehksperimental'nye aspekty peremennykh gasheniya iz biomeditsinskikh prob v zhidkikh stsintillyatsionnykh sistemakh; Estudio Teorico y Experimental de las Variables de Extincion en el Recuento de Sustancias Biological por Centelleo Liquido. IAEA.
Ross, H. H. 1965. "Theoretical and Experimental Aspects of Quenching Variables from Biomedical Samples in Liquid Scintillator Systems; Aspects Theoriques et Experimentaux des Parametres d'Extinction Etudies sur des Echantillons Biomedicaux dans des Systemes a Scintillateur Liquide; Teoreticheskie i ehksperimental'nye aspekty peremennykh gasheniya iz biomeditsinskikh prob v zhidkikh stsintillyatsionnykh sistemakh; Estudio Teorico y Experimental de las Variables de Extincion en el Recuento de Sustancias Biological por Centelleo Liquido." IAEA.
@misc{etde_22131295,
title = {Theoretical and Experimental Aspects of Quenching Variables from Biomedical Samples in Liquid Scintillator Systems; Aspects Theoriques et Experimentaux des Parametres d'Extinction Etudies sur des Echantillons Biomedicaux dans des Systemes a Scintillateur Liquide; Teoreticheskie i ehksperimental'nye aspekty peremennykh gasheniya iz biomeditsinskikh prob v zhidkikh stsintillyatsionnykh sistemakh; Estudio Teorico y Experimental de las Variables de Extincion en el Recuento de Sustancias Biological por Centelleo Liquido}
author = {Ross, H. H.}
abstractNote = {Until recently, it has not been possible to separate the individual quenching variables in liquid scintillator systems. Although conventional methods for quench correction enable the determination of the total quenching in a particular sample, the absolute contribution of colour and fluorescence quenching cannot be determined. This information is of great importance in the design of new and more efficient scintillator systems and in the critical evaluation of older systems for possible improvements. Two independent methods have been developed recently by the author to evaluate the individual quenching variables in liquid systems. The first method shows that a general mathematical model can be used to accurately predict the degree of colour quenching in any given sample using spectrophotometric data. This treatment is analogous to one for the total light absorption of a multicomponent system and finally results in an integral equation of the type Q = {integral}{sup {lambda}{sub n{sub {lambda}{sub {sub l}}}}} (K)(A)d{lambda}, which can be easily simplified for use. This technique is capable of giving accurate information for evaluating the combined effects of colour and fluorescence quenching and gives a good deal of insight into the exact factors that cause colour quenching. However, a worker faced with large numbers of routine samples will find the experimental procedure somewhat tedious. A second study describes a new experimental technique of colour-quench correction using an ''isolated internal standard''. Using this technique, in conjunction with any of the other methods for total quench correction, the separate effects of colour and chemical quenching are easily resolved. The isolated internal standard technique is based on the absorption of light photons in a colour-quenched liquid scintillator sample. However, in contrast to the above spectrophotometric method, the light source consists of a small ampoule containing an unquenched liquid scintillator spiked with the desired isotope. The photons emitted by the standard have the same fluorescence intensity and spectral distribution as those produced in the sample itself. After construction, the isolated internal standard is immersed in a pure liquid scintillator solution and counted. A second count is made with the standard immersed in a sample that exhibits colour quenching. The ratio of these two counts is a measure of the colour quenching in the sample and is unaffected by the presence of fluorescence quenching species. Because this method is straightforward in principle and easy to use, it is ideally suited to routine investigations. The individual quenching effects of various sample systems were evaluated by both correction methods. Specially prepared solutions of dyes and samples of urine, blood, and liver tissue were studied extensively. The results show that the agreement between the two methods is excellent. Also, the quenching effects of most of the urine, blood and liver samples could be determined to {+-}3%. (author) [French] Pendant tres longtemps il a ete impossible de separer les parametres d'extinction dans les systemes a scintillation liquide. Certes, les methodes classiques de correction permettent de determiner l'extinction totale dans un echantillon donne, mais il est impossible de determiner separement l'extinction de la couleur et celle de la fluorescence. Or, ces donnees seraient precieuses pour la conception d'ensembles a scintillation nouveaux et plus perfectionnes et pour l'evaluation critique des appareils actuels en vue de leur amelioration. L'auteur a mis au point deux methodes distinctes pour evaluer separement les parametres d'extinction dans les systemes liquides. La premiere methode permet d'utiliser un modele mathematique general pour predire avec precision le degre d'extinction chromatique dans tout echantillon, en partant de donnees spectro- photometriques. Ce traitement est analogue a celui que l'on utilise pour determiner l'absorption totale de lumiere dans un systeme a plusieurs composants; il aboutit finalement a une integrale du type: Q = {integral}{sup {lambda}{sub n{sub {lambda}{sub {sub l}}}}} (K)(A)d{lambda}, qui peut etre facilement simplifiee dans ses applications. Cette methode peut fournir des renseignements precis pour evaluer les effets combines de l'extinction de la couleur et de la fluorescence, et permet d'obtenir bon nombre d'indications sur les causes de l'extinction chromatique. Toutefois, le chercheur qui a normalement un grand nombre d'echantillons a etudier trouvera cette methode experimentale assez fastidieuse. La seconde methode est une nouvelle methode experimentale de correction d'extinction chromatique a l'aide d'un 'etalon interne isole'. En conjuguant cette methode avec d'autres methodes de correction totale, on peut facilement determiner separement les effets de l'extinction chromatique et de l'extinction chimique. La methode de l'etalon interne isole est fondee sur l'absorption des photons dans un echantillon de scintilla- teur liquide a extinction chromatique. Contrairement a la methode spectrophotometrique decrite plus haut, la source lumineuse est constituee cette fois par une petite ampoule contenant un scintillateur liquide sans extinction auquel est ajoute le radioisotope voulu. Les photons emis par l'etalon ont la meme intensite de fluorescence et le meme spectre que ceux que produit l'echantillon lui-meme. L'etalon interne isole, une fois constitue, est plonge dans une solution de scintillateur liquide pur et on procede au comptage. On effectue un deuxieme comptage avec l'etalon plonge dans un echantillon qui accuse une extinction chromatique. Le rapport entre le nombre de coups ainsi trouve donne la mesure de l'extinction chromatique de l'echantillon, l'extinction de la fluorescence n'ayant aucune influence. Cette methode, fondee sur un principe tres simple et d'un emploi facile, convient parfaitement pour les etudes courantes. L'auteur a evalue les effets d'extinction de diverses series d'echantillons en appliquant successivement les deux methodes de correction exposees. Il a etudie des solutions speciales de teintures, ainsi que des echantillons d'urine, de sang et de tissu hepatique. La concordance entre les deux methodes apparait excellente. En outre, l'effet d'extinction de la plupart des echantillons d'urine, de sang et de tissu hepatique peut etre determine avec une precision de {+-}3%. (author) [Spanish] Hasta hace poco no habia sido posible aislar cada una de las variables de extincion en sistemas de centelleador liquido. Si bien los metodos clasicos de correccion permiten determinar la extincion total en una muestra determinada, es imposible establecer la contribucion absoluta de la extincion cromatica y de la extincion de fluorescencia. Pero esta informacion es de gran importancia para el diseno de nuevos sistemas de centelleador mas eficientes y para la evaluacion critica de sistemas mas antiguos con la finalidad de perfeccionarlos. El autor ha elaborado recientemente dos metodos independientes para evaluar las diferentes variables de extincion en los sistemas liquidos. En virtud del primero, se demuestra que puede utilizarse un modelo matematico general para predecir con precision el grado extincion cromatica en una muestra determinada basandose en datos espectrofotometricos. Este procedimiento es analogo al que se aplica para la absorcion total de la luz en un sistema de varios componentes y da como resultado una ecuacion integral del tipo Q = {integral}{sup {lambda}{sub n{sub {lambda}{sub {sub l}}}}} (K)(A)d{lambda}, que puede simplificarse facilmente para su aplicacion practica. Esta tecnica permite obtener datos precisos para evaluar los efectos combinados de la extincion cromatica de fluorescencia, y proporciona amplios conocimientos sobre los factores que determinan la extincion cromatica. Sin embargo, un investigador que corrientemente haya de examinar grandes cantidades de muestras encontrara un tanto tedioso este procedimiento. El autor describe asimismo una nueva tecnica experimental de correccion por extincion cromatica utilizando un 'patron interno aislado'. Aplicando esta tecnica, junto con cualquiera de los otros metodos de correccion de la extincion total, se determinan sin dificultad los efectos separados de la extincion cromatica y de la extincion quimica. La tecnica de empleo del patron interno aislado se basa en la absorcion de fotones en una muestra de centelleador liquido con extincion cromatica. Sin embargo, a diferencia del metodo espectrofotometrico antes citado, la fuente de luz consiste en una pequena ampolla que contiene un centelleador liquido sin extintor adicionado del isotopo deseado. Los fotones emitidos por el patron tienen la misma intensidad de fluorescencia y distribucion espectral que los producidos en la muestra. Una vez preparado, el patron se sumerge en una solucion de centelleador liquido puro y se recuenta. Se procede a un segundo recuento con el patron sumergido en una muestra con extincion cromatica. La razon de estos dos recuentos constituye una medida de la extincion cromatica en la muestra y no es afectada por la presencia de especies extintoras de la fluorescencia. Este metodo, por la sencillez de sus principios y su facilidad de aplicacion, se presta muy bien para las investigaciones corrientes. Se han evaluado, utilizando ambos metodos de correccion, los efectos individuales de extincion en varios tipos de muestras. Se han estudiado detalladamente soluciones especiales de colorantes y muestras de orina, sangre y tejido hepatico. Los resultados indican que la concordancia entre los dos metodos es excelente. Asimismo, los efectos de extincion de la mayor parte de las muestras de orina, sangre y tejido hepatico se han determinado con una precision de {+-}3%. (author) [Russian] Do nedavnego vremeni ne predstavljalos' vozmozhnym opoznavat' individual'nye peremennye gashenija v zhidkih scintilljacionnyh sistemah. Hotja obychnye metody popravki na gashenie dajut vozmozhnost' opredeljat' obshhuju velichinu gashenija v dannoj probe, ne predstavljaetsja vozmozhnym opredeljat' absoljutnuju dolju uchastija v gashenii okraski i fluorescencii. Jeti svedenija predstavljajut bol'shoe znachenie dlja konstrukcii novyh i bolee jeffektivnyh scintilljacionnyh sistem, a takzhe dlja kriticheskoj ocenki bolee staryh sistem s cel'ju vnesenija vozmozhnyh uluchshenij. Nedavno avtoru doklada udalos' vyrabotat' dva nezavisimyh metoda dlja opredelenija, otdel'nyh vyzyvajushhih gashenie peremennyh v zhidkih sistemah. Pervyj metod pokazyvaet, chto na osnovanii spektrofotometricheskih dannyh predstavljaetsja vozmozhnym ispol'zovat' obshhuju matematicheskuju model' dlja tochnogo predskazanija stepeni obescvechivanija v ljuboj probe. Jetot podhod analogichen metodu opredelenija obshhego pogloshhenija sveta v mnogokomponentnoj sisteme, i on privodit v konechnom schete k integral'nomu uravneniju tipa: Q = {integral}{sup {lambda}{sub n{sub {lambda}{sub {sub l}}}}} (K)(A)d{lambda}, kotoroe dlja prakticheskih nadobnostej mozhno legko uprostit'. Jetot metod mozhet davat' tochnye svedenija dlja ocenki kombinirovannogo vozdejstvija gashenija okraski i fluorescencii i vmeste s tem sposobstvovat' luchshemu ponimaniju faktorov, vyzyvajushhih obescvechivanie. Odnako pri neobhodimosti analizirovat' povsednevno bol'shoe kolichestvo prob jeksperimental'naja procedura stanovitsja dovol'no trudoemkoj. Vtoroj metod - novyj jeksperimental'nyj metod vnesenija popravki na gashenie okraski putem ispol'zovanija {sup i}zolirovannogo vnutrennego standarta{sup .} Primenjaja jetot metod s ljubymi drugimi metodami opredelenija obshhej popravki na gashenie, mozhno legko otdelit' vozdejstvie gashenija okraski ot himicheskogo gashenija. Metod izolirovannogo vnutrennego standarta osnovan na pogloshhenii svetovyh fotonov v probe zhidkogo scintilljatora s gashenoj okraskoj. Odnako v protivopolozhnost' opisannomu vyshe spektrofotometricheskomu metodu istochnik sveta sostoit iz nebol'shoj ampuly, soderzhashhej negashenuju scintilljacionnuju zhidkost' s dobavkoj zhelatel'nogo radioizotopa. Fotony, izluchaemye jetim standartom, obladajut takoj zhe intensivnost'ju fluorescencii i imejut takoe zhe spektral'noe raspredelenie, kak fotony, poluchaemye v samoj probe. Posle izgotovlenija izolirovannyj vnutrennij standart pogruzhajut v chistyj zhidkij scintilljacionnyj rastvor i podvergajut schetu. Vtoroj schet proizvodjat so standartom, pogruzhennym v probu, kotoraja projavljaet obescvechivanie. Otnoshenie odnogo scheta k drugomu javljaetsja meroj gashenija okraski v probe i ne zavisit ot veshhestv, vyzyvajushhih gashenie fluorescencii. Blagodarja prostote i praktichnosti jetot metod goditsja dlja povsednevnyh issledovanij. Oba metoda vnesenija popravok ispol'zovali dlja opredelenija gasjashhego vozdejstvija v sistemah razlichnyh prob. Shiroko izuchali osobo izgotovlennye rastvory krasok i proby mochi, krovi i tkani pecheni. Rezul'taty ukazyvajut na velikolepnoe sovpadenie pokazanij oboih metodov. Gasjashhee vozdejstvie bol'shej chasti prob mochi, krovi i pecheni mozhno opredelit' s tochnost'ju do {+-}3%. (author)}
place = {IAEA}
year = {1965}
month = {Oct}
}