Начало >> Статьи >> Архивы >> Авторадиография

Факторы, определяющие разрешающую способность зернистых авторадиограмм - Авторадиография

Оглавление
Авторадиография
Области применения авторадиографии
Радиоактивные изотопы
Авторадиография в сравнении с другими методами обнаружения ионизирующих излучений
Ядерные фотоэмульсии и фотографический процесс
Кристаллы бромистого серебра
Желатин
Скрытое изображение
Проявление скрытого изображения
Физическое проявление
Фиксирование эмульсии
Специальные методики
Цветные эмульсии
Воздействие ионизирующего излучения на ядерные эмульсии
Бета-частицы
Другие виды ионизирующего излучения
Разрешающая способность авторадиографии
Факторы, определяющие разрешающую способность зернистых авторадиограмм
Разрешение в электронномикроскопической авторадиографии
Разрешающая способность трековых авторадиограмм
Эффективность авторадиографии
Эффективность при электронномикроскопической авторадиографии
Эффективность трековой авторадиографии
Эффективность макроскопической авторадиографии
Соотношение между факторами, определяющими разрешение и эффективность
Фон авторадиограмм
Хемография
Облучение внешними источниками
Уничтожение фона
Измерение фона
Микроскопия и микрофотография авторадиограмм
Оптическая система для освещения в темном поле
Микрофотография зернистых авторадиограмм
Исследование в темном поле
Исследование и фотографирование трековых авторадиограмм
Относительные измерения радиоактивности
Перекрестные эффекты
Факторы связанные с эмульсией и влияющие на относительные измерения
Относительные измерения в трековой авторадиографии
Счет зерен и треков
Фотометрическая оценка плотности зерен
Выбор визуального или фотометрического метода счета зерен
Необходимость абсолютных измерений
Абсолютные измерения радиоактивности с помощью трековой авторадиографии
Планирование и осуществление авторадиографических исследований
Выбор эмульсии
Эксперименты с двумя изотопами
Освоение новой методики
Контрольные процедуры, необходимые для каждого эксперимента
Проектирование и оборудование темной комнаты
Гистологическая техника и авторадиография
Выбор способа гистологической фиксации
Методика приготовления гистологических срезов
Непроницаемые пленки
Приготовление авторадиограмм для микроскопии
Авторадиография растворимых радиоизотопов
Способы авторадиографии растворимого материала
Хемография и артефакты от давления
Количественные исследовани растворимых радиоактивных изотопов
Методика съемной эмульсии
Недостатки методики съемной эмульсии
Подробное описание методики  съемной эмульсии
Методики жидкой эмульсии для авторадиографии с оценкой плотности зерен
Факторы, влияющие на толщину эмульсионного слоя
Выбор подходящей толщины эмульсии
Оценка и описание методики жидкой эмульсии для авторадиографии с оценкой плотности зерен
Методика жидкой эмульсии для трековой авторадиографии
Авторадиография с электронной микроскопией
Ограничения современных методик
Детальное описание методик
Авторадиография макроскопических объектов
Авторадиография  в макроскопических образцах
Описание методик авторадиографии макроскопических объектов
Послесловие

Факторы, определяющие разрешающую способность авторадиографической системы, делятся на две группы: связанные с источником и относящиеся к ядерной эмульсии.

Факторы, связанные с источником

Выбор изотопа. Если увеличить максимальную энергию β- частиц, вылетающих из источника, то появятся частицы, образующие зерна серебра на больших расстояниях от источника. Тогда кривая зависимости распределения плотности зерен от расстояния, представленная на рис. 16, растянется, и разрешение ухудшится. В авторадиографии с оценкой плотности зерен наблюдается очень заметное улучшение разрешающей способности при использовании изотопа с более низкой энергией излучения.

Если же, как в случае с йодом, имеется несколько с коммерческой точки зрения пригодных радиоизотопов и необходимо получить высокую разрешающую способность, то наиболее разумно использовать изотоп с наименьшей энергией излучения. Большое преимущество трития при авторадиографии заключается в очень низкой максимальной энергии его излучения—18,5 кэв.

Рис. 17. Распределение плотности зерен серебра при изоляции источника от эмульсии слоем инертного материала.
Плотность зерен над источником и скорость, с которой кривая падает с увеличением расстояния от источника, уменьшились, поэтому разрешение R стало хуже.

Расстояние между источником и эмульсией.

Если эмульсия отделена от источника, то в принципе такая ситуация подобна случаю тонкого слоя, не проходящего через центр сферы эмульсии (см. рис. 15, а). Зерна серебра над источником, когда регистрирующий слой находится на некотором расстоянии от него, имеют соответственно меньшую вероятность проявления, чем в случае непосредственного контакта, и вершина кривой плотности зерен будет ниже. В то же время зерна, лежащие вблизи источника, будут ненамного дальше удалены от него, чем зерна, расположенные прямо над ним, и поэтому их проявление будет почти равновероятным. Даже если эмульсия находится в контакте с источником, вероятность проявления зерна значительно снижается уже на близком расстоянии от источника, поэтому в случае удаления эмульсии от источника кривая плотности зерен будет более пологой и низкой (рис. 17).
Этот эффект удаления источника от эмульсии отчетливо показан в теоретических [3, 4] и в экспериментальных работах и по влиянию на разрешающую способность является наиболее значимым по сравнению с какими-либо другими факторами. Дониах и Пелк [3], например, считают, что в их экспериментах при прослойке в 0,1 мкм разрешение равно 3 мкм, а прослойка в 3 мкм ухудшает разрешение до 17 мкм.
Иногда между источником и эмульсией, чтобы предотвратить их химическое взаимодействие, необходимо помещать топкую прослойку из инертного материала, например поливинилхлорида. Любой слой, каким бы тонким он ни был, явится причиной ухудшения разрешения. Поэтому в случае, когда использование промежуточного слоя необходимо, его толщина должна быть как можно меньше.

Толщина источника.

Если источник не точечный, а имеет заметную толщину, то создается ситуация, представляющая особый случай удаления источника от эмульсии. Источник в виде стержня, расположенный перпендикулярно плоскости эмульсии, можно рассматривать как совокупность точечных источников, Самый верхний из них будет иметь характерную кривую распределения плотности зерен, представленную на рис. 16. Следующий за ним будет удален от эмульсии на некоторое расстояние, и его разрешение будет соответственно хуже, и так далее — все ниже по длине стержня. Окончательное разрешение всего стержня складывается из разрешений каждого из источников и неизбежно будет хуже, чем то разрешение, которое имеет точечный источник при прямом контакте с эмульсией.
Влияние толщины источника существенно, но не так значительно, как полное отделение источника от эмульсии. Надлер [4], например, рассчитал, что для эмульсии толщиной 5 мкм и разделяющегося слоя 0,1 мкм увеличение толщины среза от 2 до 5 мкм приводит к ухудшению разрешающей способности с 5 до 6 мкм.

Факторы, связанные с эмульсией

Толщина эмульсии. Влияние утолщения эмульсионного слоя подобно эффекту увеличения толщины источника. Тонкий слой эмульсии, проходящий через центр сферы эмульсин (см. рис. 15, а), дает плотность зерен, быстро уменьшающуюся с увеличением расстояния от источника. Слой эмульсии, параллельный рассмотренному, но находящийся на некотором расстоянии от источника, будет все еще иметь максимальную плотность зерен над самим источником, по уже относительно медленно убывающую при удалении от источника. В результате наложения нескольких таких слоев эмульсии на различных уровнях плотность зерен не падает так редко на незначительном расстоянии от источника, как это было в случае тонкого эмульсионного слоя, находящегося в контакте с источником. Надлер [4] показал, что в условиях его опытов возрастание толщины эмульсии с 5 до 10 мкм ухудшает разрешение от 5 до 8 мкм.
Очевидно, что влияние толщины эмульсии на разрешение в некоторой степени зависит от энергии испускаемых частиц. Для трития, например, максимальная длина трека частиц с наибольшей энергией составляет всего около 3 мкм, так что возрастание толщины эмульсионного слоя от 3 до 4 мкм не влияет на разрешение. Чем выше максимальная энергия изотопа, тем более важное значение приобретает толщина эмульсии в зернистых авторадиограммах.
Размер кристаллов галоидного серебра. В гл. 2 показано, что скрытое изображение, создаваемое в кристаллах галоидною серебра при прохождении β-частицы, находится на предварительно образовавшемся центре чувствительности не обязательно на пути частицы в кристалле. В результате проявленное зерно имеет точку контакта с материнским кристаллом в пределах этого скрытого изображения, но может не совпадать с положением самого кристалла.
Очевидно, чем меньше размер кристалла, тем ближе расположение проявленного зерна к траектории частицы и лучше разрешение.
В сравнении с факторами, которые обсуждались ранее, уменьшение размера среднего диаметра кристалла оказывает, однако, относительно небольшой эффект при работе с обычным световым микроскопом. Дониах и Пелк [3] рассчитали, что если при использовании кристаллов диаметром 0,5 мкм достигается разрешение 5 мкм, то уменьшение диаметра кристалла до 0,3 мкм улучшит разрешение только до 4,6 мкм. Такое улучшение не очень существенно. Но этот фактор становится, однако, весьма важным в электронномикроскопической авторадиографии.

Продолжительность экспозиции. В ситуации, иллюстрируемой рис. 16, вероятность попадания β-частицы в кристалл, который расположен непосредственно над источником, намного выше, чем в кристалл, находящийся в нескольких микронах от него.
Однако надо учесть, что для кристалла над источником намного выше и вероятность двойного попадания различных β-частиц; к сожалению, такой кристалл не может впоследствии образовать два проявленных зерна.
Если время экспозиции относительно невелико, так что нет кристаллов, имеющих сколько-нибудь значительную вероятность двойного попадания, то можно предположить, что распределение плотности зерен будет иметь острый пик, подобно представленному на рис. 16. Если время экспозиции настолько велико, что вероятность двойного попадания в кристалл над источником становится ощутимой, то плотность зерен над ним не будет увеличиваться пропорционально росту числа взаимодействий с β- частицами, в результате чего происходит расширение и уплощение кривой, а следовательно, и ухудшение разрешения. В конечном счете все кристаллы над источником активируются, и дальнейшее удлинение экспозиции будет увеличивать число проявленных зерен только в областях с низкой плотностью вдали от источника.

Очевидно, что при описанном только что полном насыщении эмульсии происходит ухудшение разрешения. Однако, отклонение от линейной зависимости в объеме эмульсин, расположенном непосредственно над источником, наблюдается и при значительно меньших плотностях зерен, чем это представляется обычно. Именно поэтому, вопреки ожидаемым преимуществам с точки зрения статистики на авторадиограммах с низкими плотностями зерен при работе со слабо меченными источниками, разрешение часто лучше, чем на авторадиограммах, полученных от источников, в несколько раз более интенсивных.
Чувствительность эмульсии. При энергиях более 500 кэв скорость потери энергии β-частиц на 1 мкм трека мала, такие β-частицы имеют меньшую вероятность потери в кристалле бромистого серебра энергии, достаточной для его проявления. При низкой чувствительности эмульсии, а также в случае ее неполного проявления требуется еще более высокий уровень энергетических потерь на кристалл для того, чтобы в результате образовалось проявленное зерно.
Непосредственно над источником β-частицы влетают в эмульсию с энергиями, соответствующими полному энергетическому спектру используемого изотопа. На некотором расстоянии от источника регистрируются только относительно низкоэнергетичные участки траекторий частиц. Если эмульсия настолько нечувствительна, что высокоэнергетические частицы вдоль начального участка траектории не имеют заметной вероятности образования проявленных зерен, то над источником их возникает относительно мало. Это эквивалентно требованию более чем одного попадания в кристалл для проявления зерна над источником; в то же время в областях, удаленных от источника, одного попадания будет достаточно. В результате форма кривой распределения плотности зерен с расстоянием исказится, что приведет к ухудшению разрешающей способности. Хотя этот эффект оказывает наименьшее влияние по сравнению с другими перечисленными факторами, его необходимо принимать во внимание в экспериментах, где требуется очень высокая разрешающая способность.
Суммируя сделанные ранее замечания, можно отметить, что наиболее важным фактором, обеспечивающим высокое разрешение в авторадиографии с оценкой плотности зерен, является прямой контакт источника с эмульсией. Любое удаление источника от эмульсии приводит к значительному ухудшению разрешения. Следующими по значимости факторами, обеспечивающими хорошее разрешение, вероятно, являются энергия β-частиц, которая должна быть как можно меньше, и минимальная толщина источника.
Эмульсионный слой должен быть тонким, а время экспозиции достаточно мало, чтобы вероятность попадания в кристалл над источником более чем одной частицы была незначительна. Для достижения наилучшего разрешения в ситуациях, когда все другие требования по возможности выполнены, необходима эмульсия с кристаллами небольших размеров, но достаточно чувствительная к энергии излучаемых β-частиц.
Из всего сказанного выше ясно, что величина разрешения в различных экспериментальных авторадиографических системах может сильно варьировать. При доступной в настоящее время авторадиографической технике с использованием зернистых авторадиограмм и светового микроскопа можно рассчитывать, очевидно, на следующее разрешение: для Р32 2:5 мкм, для Н3 и I125 0,5:1,0 мкм.
Очень хорошие условия для авторадиографии с высоким разрешением, по-видимому, создаются при использовании срезов толщиной 1 мкм или меньше, которые получены из блоков. заключены в полимер, как это делается для электронной микроскопии, и покрыты монослоем эмульсии Ilford L4 с кристаллами галоидного серебра наименьшего размера из используемых в световой микроскопии.



 
« Автоматизированный мониторинг больных сахарным диабетом детей и подростков   Актуальные проблемы низкорослости у детей »