实验原理

1. 放射化学实验基础

1.1概述

放射化学是一门实验性的科学，是化学领域中的一个分支。它与化学理论和实验方法有着密切的联系，但由于它是以放射性同位素作为研究对象。因此，无论在内容和方法上与一般化学又有较大的区别，为了进一步掌握放射化学知识，并用它来指导科学研究和生产实践，准确熟练地掌握放射化学的实验方法和技术是必不可少的。

以放射性同位素作为研究对象的放射化学实验，在整个操作过程中始终存在着放射性，而操作量又经常处于10^-10mol/L ~10^-20mol/L或10^-8g ~10^-20g的低浓、微量的范围，因此放射化学实验就必须有它自己的实验方法和操作技术。

用一般的称量方法确定放射化学中的实验数据是很困难的，而且是不可能的。在放射化学实验中绝大部分数据的测定是建立在对放射性同位素辐射的测量上。通过对射线的类型、能量、半衰期及其活度的测定，就可观察到被研究对象的质和量以及它的行为和过程。这就要求放射化学的工作人员除了具有化学方面的知识和操作技术之外，还必须掌握核素的基本性质（衰变类型、射线能量、半衰期、毒性级别等），放射性衰变规律，定性或定量测定射线的方法和各种探测仪所适用的范围和精度等有关方面的知识和操作技术。

在整个放射化学实验过程中，放射性始终存在。尤其是进行强放操作，由于射线的辐照造成对人体的损害，对材料破坏和引起研究体系的变化以及在实验过程中放射性物质的失散而造成环境污染等，这就给放射化学实验提出了一个特殊问题――安全防护。为了确保工作人员的安全，尽可能的减少对环境的污染，使实验能正确而顺利地进行，对每一个放射化学的工作人员来讲，都必须严格遵守防护规定，在整个操作过程中必须有切实可行的防护措施和操作方法。

放射化学实验中所研究的放射性核素是在不停地衰变，有很多种核素的寿命很短。因此在对流程的设计和选择、测量方法的确定、数据处理等方面都要考虑到研究的对象是在不断的变化着，时间是一个不可忽略的因素，否则，就会出现“坐失良机”或得到错误的结果。

总之，通过放射化学实验应使我们对它的特点、操作方法有所了解和提高，逐步做到准确、快速、安全地进行放射化学操作。

1.2放射化学实验室的基本要求与安全操作规程

1.2.1 放射化学实验室的基本要求

根据国家规定，按实验室中操作放射性物质的量、毒性、操作方式几方面情况，将放射化学实验室分成三类。如表1所列；

表1 各级放射性工作场所的最大等效日操作量（单位：Bq）

在表1中列出得最大等效日操作量尚需根据操作性质，乘以表2中的系数加以修正。

表2 操作性质的修正系数

一般放射化学实验室应具备以下要求和设备：

1.放射化学实验室必须与非放射性工作分开，在放射性工作区中，各实验室应按操作放射性的量，由小至大的方式布置。与实验室无关的一切物品禁止带入。放射化学实验室内的仪器、设备、工具不应拿到非放射性实验使用。

2.在放射化学实验室内，地面应光滑、无缝、机械性能好，用易于清除污染的材料铺设，如塑料板、瓷砖、耐酸缸砖和耐酸漆、环氧树脂涂料等等。

3.实验桌应由耐酸碱、耐热、易去污的材料做桌面。根据操作放射性的量和操作放射在实验室内设置相应的防护及操作设备，如热室、手套箱、通风柜、防护用的铅砖、铅玻璃、有机玻璃屏等。

此外，实验室内还应有专门存放同位素的贮存柜及收集固体废物用的污物桶。

总之，放射化学实验室的一切要求和设备都是为了便于操作，易于去污，有益于安全防护三原则而确定的。

1.2.2 放射化学实验室安全操作规程

1.从事放射性工作人员，在操作之前应认真学校并熟悉国家颁布的“放射防护规定”。

2.进入实验室工作之前，实验室应通风5～10min。工作人员应穿戴好与操作量及方式相应的个人防护用品（如实验服、鞋、帽、口罩、手套等）才能进入实验室。放射化学实验室内的个人防护用品不得在非放射性工作区或公共场所内使用。

3.与实验室无关得物品、书籍、纸张等严禁携入。严禁在实验室内饮食、吸烟、喝水。

4.操作活性物质时必须戴好手套，所有操作均应在铺有吸水纸得瓷盘中进行。严禁戴手套后任意接触非放射性的仪器、物品、设备等。

5.蒸发、灼烧、研磨和烘烤放射性物质应按规定程序进行。

6.工作人员皮肤暴露部分如有伤口时，不应操作放射性物质。如有急需，则做好防护措施经主管人员检查后才可操作。

7.实验室中发生事故（器皿破碎，溶液打翻、溅洒，个人或仪器设备污染，放射性物质丢失等）应立即报告并及时处理。

8.实验完毕前必须做好以下几件工作，才可离开实验室

(1)清洗使用过的器皿和手套，并检查是否污染，应将其洗至接近本底。放射性废物必须全部收集，存放在指定地点，不得任意丢失。

(2)工作人员离开实验室之前，必须仔细洗手，如有污染应洗至本底。

(3)实验后应进行扫除；个人防护用品按指定位置放置；实验室内得非放射性垃圾应经污染检查后，才可倒出实验室。

1.3放射化学实验基本操作方法

1.放射化学实验前的准备。使用放射性同位素前，必须对同位素的性质，它的化学

状态、毒性、比度等参数有确切的了解，根据它的性质和用量确定流程、操作方法和防护措施。

2.放射性溶液的移取。严禁倾倒，应用滴管、移液器或注射器进行吸取和转移。

3.放射性溶液加热、蒸发和烘干的操作必须在通风柜或工作箱内进行，溶液不得超过容器体积的1/3 ~ 1/2.。

1.4 放射性废物处理与污染的清除

1.4.1 放射性污染的清除

1.手套、皮肤上的去污

一次性手套如有污染应弃置于专门的放射性废物收集装置内。

当手和皮肤上污染时，可先用温水，肥皂洗5min。如污染较严重，则可用各种络和剂或稀HCl进行擦洗。

2.玻璃器皿的去污

对体积大或污染严重的玻璃器皿，应先用小块棉花或滤纸沾取HNO₃或HCl，用镊子擦洗，一般擦3～4次即可将绝大部分污染清除。用酸擦洗后的器皿用水冲洗至本底。擦洗过的棉花或纸不能丢失，收集后按废物处理。对于污染严重的器皿严禁在擦洗前直接用水冲洗，而造成放射性污染的扩散。体积小的器皿可放在酸或络和剂的溶液中浸泡一定时间，再用水冲洗。

3.金属用具的去污

去污方法与玻璃器皿的相同，但为了防止去污剂对金属表面的腐蚀，不锈钢用稀HNO₃；铝用1％HNO₃或Na₃PO₄(不能用强碱或强酸)；铜和铅用稀HCl或H₂SO₄。

 1.4.2放射性事故处理

在进行放射性操作时应尽可能避免放射性事故的出现，这就要有正确的实验方法，熟练的操作技术，尤其是应有认真负责的工作态度。一旦事故发生后，立即停止其它工作，将污染区标志清楚，并通知邻近及有关人员立即进行处理，防止污染面积扩大，严重事故应报告防护小组一起商讨处理方法。

少量放射性物质泼洒或散失时，如液体，则用吸水纸、棉花将其吸干。如果粉末，可先在粉末上滴少量水使其润湿，然后用吸水纸、棉花将其收集。将放射性物质收集后，可先用水加以擦洗，经擦洗而仍未完全清除，则应根据同位素的化学性质选择适当的化学试剂进行洗擦，以提高清除能力。

在清洗时，应注意决不应在清洗过程中，由于方法不当反而污染范围扩大，或不经收集和擦洗，就用大量水冲洗放射性散失物是不允许的。一般在清洗过程中，均先擦洗，并由低污染区向高污染区擦抹，擦至近本底或污染区放射性活度不再变化时，才能用水大量冲洗。

1.4.3放射性废物处理

放射性废物不得任意弃置，必须全部收集加以回收和处理。放射性废物处理可根据半衰期及毒性的不同分以下几种方法进行：

1.短半衰期的放射性废物

半衰期短的放射性同位素，在较短的时间内全部或大部分已衰变，故一般将它们存放7～10个半衰期，然后进行测定。确定其尚存放射性活度及有无长寿命同位素混入，将测得的结果与国家规定排放标准进行比较。对液体废物如已达到排放标准则可直接进行排放，或用水稀释至符合国家标准后再进行排放。而固体废物则可在专门设备内烧毁或埋藏于地下。

2.中、长寿命的放射性废物

原则上都应将这些废物处理后变成比度高、体积小的固体废物。低比度的固体废物如废纸、手套等，可用化学试剂腐蚀，或在专门的焚烧炉内烧毁。由于固体废物的存放或处理设备需要很高费用，因而在实验过程中尽量控制废物量是十分必要的。

2.锝的配位化学及核性质

锝是第VII族元素，其电子结构为4d⁵5s²,所以能以－1～＋7的价态存在，锝在溶液中最稳定的是TcO₄^-,在还原剂和配体存在条件下，锝可与配体以+1, +3, +5等价态形式形成稳定的配合物。

在各种还原剂中，亚锡离子是最常用的，所谓锝直接标记法，就是在配体（L）和SnCl₂存在条件下，将^99mTcO₄^-淋洗液加入，生成^99mTc－L配合物。葡庚糖GH可与^99mTc形成[^99mTcO]³⁺核配合物，结构如图1所示。^99mTc－GH可作为肾显像剂，也可以用于某些肿瘤的鉴别，此外它还可以作为标记中间体，与其它配体进行配体交换反应，生成新的[^99mTcO]³⁺配合物。