二、示蹤實驗的設計原則
設計一個放射性同位素的示蹤實驗應從實驗的目的性，實驗所具備的條件和對放射性的防護水平三方面著手考慮。原則上必須從兩個主要方面來設計放射性示蹤實驗：一是必須尋求有效的、可重復的測定放射性強度的條件，二是必須選擇一個合適的比活度λqδ（單位是原子／時間／分子，dpm／mol或ci／mol）。其中，λ＝-dＮ'dt／Ｎ'為該處放射性原子核的衰變常數。q＝Ｎ
'／n'，表示n'個該化學形式分子為Ｎ'個放射性原子所標記。δ＝n'／n表示放射性標記的分子數n'與總分子數（標記的加未標記的）n之比。采用放射性同位素示蹤技術來實現所研究課題預期目的全部或一部分，一般須經過實驗準備階段，實驗階段和放射性廢物處理三個步驟。
（一）實驗準備階段
1.示蹤劑的選擇
選定放射性示蹤劑的比活度λqδ的值必須足夠大，以保證實驗所需要的靈敏度，而又要盡可能地小，使得在該實驗條件下輻射自分解可忽略。一般情形是根據實驗目的和實驗周期長短，來選擇具有合適的衰變方式，輻射類型和半衰期，且放射毒性低的放射性同位素。至今已確定的放射性核素包括天然的58種和人工制造的約1300種，其中大多數不常能用作放射性示蹤劑。主要原因是制備困難、半衰期不合適及放射性不足以定量。在任何一種生產方法中，生產步驟很可能包含或多或少的化學處理，因而示蹤實驗人員需要了解某個核素及其周圍的那些元素的化學性質，因為它們有可能成為此放射性同位素的雜質。
放射性同位素都衰變（經過或不經過中間狀態）到處于基態的子體核素，衰變時伴隨各種形式的能量輻射，如α、β-、β+、γ、X放射等。在選擇示蹤劑時，示蹤實驗人員要仔細研究衰變綱圖，根據實驗條件和計數條件來決定那一種輻射，在衰變綱變內，代表核能級的兩條水平線之間和距離表示能量差，↑或↓表示能級同伴隨原子序數增或減少的能量，↓表示從激發態至基態的同質異能躍遷。一般要選擇最適宜的半衰期τ的放射性同位素，使τ足夠長，從而使衰變校正有意義或干脆不必作衰變校正，同時又要足夠短，能較安全地進行示蹤實驗，并使得放射性廢物容易處理，在實際工作中，使用的放射性同位素的半衰期應該與實驗需要持續的時間t相適應，如對于某個實驗，t／τ＝0.04時，應所選放射性同位素的衰變校正為3.5％；而t／τ＝0.10時，應選放射性同位素的衰變校正為6.6％。t／τ＝0.15時，應選用其衰變校正為10％。
在體外示蹤條件，一般選用半衰期較長而射線強度適中，既利于探測，又易于防護和保存的放射性示蹤劑。體內示蹤條件下，若實驗周期短，應選用半衰期短，且能放出一定強度r射線物放射性同位素，若實驗周期長，如需要將動物活殺后對組織臟器分別測定的，則應選用半衰期較長放射性同位素。此外，根據實驗目的來選用定位的或不定位的標記示蹤劑，例如研究氨基酸的脫羧反應，14Ｃ應標記在羧基上，只有這種定位標記的氨基酸，才能在脫羧后產生14CO2。而有些實驗不要求特定位置標記，只須均勻標記即可。
選擇放射性示蹤劑還必須同時滿足高化學純度，高放射性核純度的要求。在示蹤劑制備期間、貯存期間以用試驗體系中所使用的溶劑、化學試劑、酶等可能會產生化學雜質、放射化學雜質及輻射自分解引起的放射性雜質，這些雜質的存在，使得示蹤實驗中使用的示蹤劑不“純”，而或多或少影響實驗的結果，甚至會導致錯誤結論。
氚標記的胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）和尿嘧啶核苷（3H－UR）是兩種常用的示蹤劑，前者有效地結合到DNA中，后者則摻入到RNA中，它們的輻射分解速度隨比較放射性的增高及保存時間的延長而增加，在不同溫度和不同溶液中的穩定性也不同。經保存八年的3H-TdR約有35％輻射分解為3H－胸腺嘧啶，并導致二醇和水合物的形式，在實驗中這雜質會很快摻入細胞并與大分子（很可能是蛋白質）結合，而不是與DNA和RNA相結合，這些雜質用DNA酶和RNA酶處理細胞都不除去。3H－TdR和3H－UR貯存在-20℃的冷凍溶液中輻射分離速度要比+2℃增加3－4倍，但低溫度（-140℃）對貯存也有利，在允許對示蹤實驗人員在選擇保存放射性示蹤劑時會有所啟發。
2.放射性同位素測量方法的選擇
測量方法的選擇取決于射線種類，對于α射線通常可用硫化鋅晶體、電離室、核乳膠等方法探測；對能量高的β射線可用云母窗計數管、塑料閃爍晶體及核乳膠測定，對于能量低的β射線可用液體閃爍計數器測量：對于γ射線則用G-M計數管，碘化鈉（鉈）閃爍晶體探測。目前大多數實驗室主要采用晶體閃爍計數法和液體閃爍計數法兩種測量方式。
同一臺探測儀器對不同量的示蹤劑具有不同的最佳工作條件，在實驗準備階段要檢查探測器是否已調有所用示蹤同位素的工作條件，否則需要用一定量的示蹤劑作為放射源（或選用該同位素的標準源），把探測器的最佳工作條件調整好，并且要保證探測器性能處于穩定可靠的狀態。
探測最佳工作條件的選擇方法：一種是測“坪曲線”，另一種是找最好的品質因素。對于光電倍增管，在理論上不存在“坪”（plateau）。但隨著高壓的增加，在一定范圍內，脈沖數變化較小，形成一段坡度較小的電壓脈沖曲線，通常也稱其為坪。測坪曲線的方法：固定放射源，根據其射線能量的大小，初選
一個廣大器增益（放大倍數）和甄別器閾值。不斷地改變高壓（由低到高，均勻增加伏度），每改變一次高壓，都測定一次本底和放射源的計數率，最后作出高壓本底計數率和高壓放射源計數曲線。用同樣的方法，作另一個甄別閾值（放大倍數不變）下的高壓計數率曲線，這樣反復多作幾條曲線。必要時，還可固定甄別閾值，改變放大倍數，求出高壓計數率曲線。應選擇“坪”比較平坦的曲線工作條件：甄別閾值和放大增益，作為正式測定時間的儀器工作條件，高壓值應選擇在該“坪”中點偏向起始段一邊相應的高壓值。品質因素，又稱為優值，是指在一定條件下，要達到合適的統計數目所需要的時間是儀器的計數效率E和本底計數Nb的函數：
品質因素F=E2／Nb它是衡量一臺計數器性能的指標，儀器的品質因素F應該越大越好，品質因素F越大，表示測量效率E越高而本底Nb越小。如果某放射性示蹤的標準源存在來源困難等問題的話，可以用相對品質因素f來代替。
相品質因素f=ns／nb
式中ns指某種放射性樣品的計數率。找最好品質因素的方法與測坪曲線一樣，作出幾條高壓－F（或f）的關系曲線，在幾條曲線中選擇峰值最高的曲線。這根曲線的峰值所對應的條件：高壓，甄別閾，放大倍數等，就是該儀器對被測同位素的最佳工作條件。最佳品質因素不一定恰好落在“坪”上，有的在“坪”附近，有的卻在“坪”的下端。著眼于把同位素的整個能譜峰都計下來的示蹤實驗者主張取“坪”所對應的工作條件，而著眼于優值者，主張取最佳品質因素所對應的工作條件，也有人折衷。如果某儀器本底很低，光電倍增管噪音很低和能譜分辯高，二者應該相差不大。同一臺儀器的最佳工作條件，隨儀器的使用期延長而有所改變，不同的放射性同位素，其最佳工作條件不同。因此核探測儀器的最佳工作條件具有專屬性，并且要經常通過選擇其不同時期的最佳工作條件。更不能不問被測同位素的種類，而千篇一律地使用同一個工作條件。
為了達到準確地計數，可以長時間一次計數，或短時間多次測量，兩者達到的標準誤基本相同，為避免外界因素的影響，在實際工作中，取短時間多次測量較為合理適用。在測量樣品的放射性時，本底是一個重要影響因素。本底高，則標準誤和標準誤差都增大，尤其在樣品計數較低時，本底對標準誤和標準誤差的影響就愈大，從而影響實驗結果的精度，而且為了達到一定的精度，勢別要增加樣品的測量時間。根據核衰變的統計規律，在實驗中如果樣品數量少，選擇tN=1.4tb的比例（式中tN為樣品放射性測量時間，tb為本底測量時間）較為合理；如果樣品數量較多是一大批樣品，則延長本底測量時間tb，取tb的時間均值，而tN則可相對短，這樣可節省時間，有利于縮短實驗周期。對于示蹤實驗設計來說，樣品中所含放射性強度的要求，是使其放射性計數率大于或等于本底計數的10－20倍。
3.進行非放射性的模擬實驗，把實驗全過程預演一遍
同位素示蹤實驗要求準確、仔細，稍有疏忽或考慮不周就匆忙進行正式實驗，既容易導致實驗失敗，又會造成示蹤劑和其它實驗用品的浪費，還會增加放射性廢物，增加實驗室本底水平，使實驗者接受不必要的輻射劑量，所以模擬實驗不僅可以檢查正式實驗中所用器材，藥品是否合格，又可以操作人員進行訓練，以保證正式實驗能順利進行。