2022年医学专题—放射性核素的探测..(1).ppt

课堂练习 已知一Sr标准源1981年3月18日，标定其强度为0.4uCi。若用一探测效率为40%，本底计数为600cpm的探测器测该标准源，问该标准源衰变(shuibin)到2004年9月18日时，其放射性强度是多少Bq?,第一页，共五十一页。,在某次测量(cling)中，5min测得放射源加本底的总计数N=1080，移去放射源，10min测得本底总计数为223，求放射源的静计数率,第二页，共五十一页。,第二章 放射性核素的探测(tnc),第一节 气体电离探测器 第二节 闪烁探测器 第三节 放射性探测器中使用的电子仪器第四节 放射性样品的测量(cling)第五节核计数的统计学处理,第三页，共五十一页。,探测器测量核射线是基于(jy)第一章中我们学过的什么原理?,射线与物质作用能产生各种(zhn)效应。电离、激发、光电效应放大电信号记录器记录电脉冲（光变成电）。,探头(tn tu),电子线路,第四页，共五十一页。,常用的探测器类型(lixng)测量形式,气体电离探测器固体闪烁(shn shu)探测器液体闪烁探测器半导体探测器激光扫描仪r照相机,PET,SPECT放射自显影,定量（强度测量）定性（能量(nngling)测量）定位（相对定量，绝 对定位）,第五页，共五十一页。,第一节 气体(qt)电离探测器,气体作为吸收射线（带电粒子）的介质。带电粒子穿过气体时，气体被电离产生电子和正离子。在外电场作用下，引起一个瞬间的电离电流随着外电场的增加和降低(jingd)，电极上收集到的离子对数也随之变化。见下一张图。,第六页，共五十一页。,当带电粒子穿过(chun u)气体时，气体被电离产生电子和正离子，并做混乱的热运动。,在没有(mi yu)外电场(E)时，电离产生的电子和正离子在混乱的热运动中，又复合成气体分子。在外电场作用下,电子向正极漂移，正离子向负极漂移。当EV1时，一些正离子和电子会重新复合成中性分子，电极两端收集到的离子对数小于射线的初始电离的离子数。V1EV2，射线产生的电子和离子完全被收集，收集到.等于.V2EV3，电子在运动过程中可获得足够的能量，产生次级电子。收集的.大于.,“气体放大”。V3EV4,有限正比。V4EV5，G-M区，气体探测器工作在这个区。放电区,复合(fh)区,饱和区,正比区,有限正比区,G-M计数区,放电区,第七页，共五十一页。,图2-9.G-M计数管结构示意图,第八页，共五十一页。,G-M计数器（Geiger-Muller Counters）,射线（带电粒子）进入G-M 管，产生电离，气体放大，雪崩现象，假计数，淬灭。G-M 管内充有两种气体：1、惰性气体 2、卤素气体（有机蒸汽）。淬灭原理(yunl)：、淬灭气体比惰性气体电离电势低。、淬灭气体的正离子在与阴极作用时，打出次级电子和光子的几率很小。3、淬灭气体对光子具有较强的吸收能力。,初始电离效应，在高外电场下，气体放大，导致(dozh)的电子增值过程。,工作(gngzu)气体,第九页，共五十一页。,图2-13.G-M防护仪（polon-ekolab的产品）,第十页，共五十一页。,闪烁(shn shu)探测器（Scintillation Detectors）,闪烁探测器的组成见右图。闪烁体的种类很多，从化学成份上看分为无机和有机两大类，而从物理形态上又分为固体、固溶体、液体和气体(qt)。理想闪烁体的特征。无机和有机闪烁体的发光机制有很大的不同。大家自己看讲义。常用的无机闪烁体（NaI(Tl),ZnS(Ag),常用的有机闪烁体（塑料闪烁体）液体闪烁体（组成、特点）,1、闪烁体应有较好的将吸收射线能量转变成光的能力，即有高的发光效率。2、能量响应具有线性关系，即输出脉冲与入射粒子能量之间应有线性关系。3、闪烁体闪烁的持续时间（），即发光衰减时间(shjin)要短。4、有好的化学和辐射稳定性，及小的温度效应5、易作成大晶体，高密度。透明度和光学均匀 度好。,用于射线探测,用于射线探测,用于射线探测,第十一页，共五十一页。,理想(lxing)闪烁体特性：,闪烁体应有较好的将吸收(xshu)射线能量转变成光的能力，即有高的发光效率。能量响应具有线性关系，即输出脉冲与入射粒子能量之间应有线性关系。闪烁体闪烁的持续时间（），即发光衰减时间要短。有好的化学和辐射稳定性，及小的温度效应。易作成大晶体，高密度。透明度和光学均匀度好。,第十二页，共五十一页。,液体闪烁(shn shu)体由溶剂、溶质、添加剂组成,闪烁液中99%以上是有机溶剂（甲苯、二氧杂环乙烷(y wn)和二甲苯等）。溶质：,添加剂（也称第二(d r)溶剂）,萘、乙醇、甲醇等,1、溶解样品和溶质。2、接收样品的能量转移给第一溶质。,主溶质，作用：接收溶剂传递的能量并发光。,作用：接收第一溶质发射的光，发射较长波长的光。波长转移剂。,1、改善溶剂的溶解度；2、增加光传递效率；3、分散样品。,第十三页，共五十一页。,死时间(shjin)”（D）、“恢复时间”（R）、“分辨时间”（）,一次雪崩后，质量相对大的阳离子，由于迁移速度远小于电子，故仍滞留在阳极丝周围，形成(xngchng)阳离子鞘，抵消了一部分外电场。此时不能引起G-M计数器的再一次雪崩，这段时间称G-M计数器的“死时间”（D）。随着阳离子鞘不断向阴极运动，阳极丝周围的电场逐渐恢复，入射粒子形成的脉冲幅度逐渐增大，从有脉冲出现到脉冲幅度恢复到最大值所需要的时间称为“恢复时间”（R）。探测器能记录下来的两个相邻脉冲的最短时间间隔，称为“分辨时间”（）。,第十四页，共五十一页。,光电倍增(bi zn)管,将光变成电(阴极)光电子在倍增(bi zn)级中倍增(bi zn)阳极输出电脉冲光耦合剂和光导,第十五页，共五十一页。,放射性探测器中使用(shyng)的电子仪器,电脉冲通过电子仪器的状况(zhungkung).定标器或记录仪是在给定的时间内，累计、显示，由脉冲高度分析器输出的信号。各种探测器电子线路部分基本相同.,第十六页，共五十一页。,探测器的调试(dio sh),确定甑别域值确定工作电压调整放大倍数计算探测(tnc)效率(E)品质因素(F)的计算,甑别域,计数率,有源,无源(w yun),工作阈值,第十七页，共五十一页。,放射性样品(yngpn)的测量,探测器的测量方式:定量测量(获得样品量多少的测量)绝对测量:利用测量装置直接测量或经过(jnggu)各种校正后测得样品的活度。相对测量:将样品和标准源在相同条件下进行测量。,定性测量：根据放射性核素在衰变时都会发射(fsh)出自己特征能 量的射线，分析判断出射线种类,样品的计数（cps)-本底计数（cps),E（探测效率）,测量样品的制备 液闪测量中的淬灭校正方法,样品的衰变数(dps)=,第十八页，共五十一页。,测量样品(yngpn)的制备,放射性测量对样品(yngpn)制备的要求不高。相比之下液闪测量，多数样品需根据其测量形式进行一定的处理。液闪测量，包括：均相测量和非均相测量。非均相测量，包括：乳浊液测量法、悬浮液测量、固相法。液体体积一样,固体摆放位置一致。,第十九页，共五十一页。,液闪测量中的淬灭校正(jiozhng)方法,内标准源法：样品计数效率用外加的标准源（对标准源有要求）来确定。具体操作步骤是：先测样品计数率（C1）；加入已知活度（A）的标准源，并计数（C2）；确定计数效率E。样品道比法：原理：1、淬灭时，谱脉冲高度(god)降低，能谱左移（见图（1）2、谱在给定的两个道内计数比值发生变化（见图（2）3、道比值与淬灭程度与仪器探测效率有线性关系（见右下图）。具体方法见后。外标准源道比法,淬灭1,淬灭2,计数率,B无淬灭,A,淬灭1,淬灭2,脉冲(michng)高度（2）,图2-15.淬灭对谱的影响,第二十页，共五十一页。,用样品(yngpn)道比法进行淬灭校正的方法是：,配制一组（一般79个）放射性活度（DPM）已知并相等，但淬灭程度(chngd)不同的一系列标准样品。计算道比值：在液闪中测出这些样品在两道中（A，B）的计数（CPM），B/A=?,算出道比值。计算探测效率：E=（样品计数率-本底计数）/放射性活度以样品道比值作为横坐标，探测效率作为纵坐标可作出一条关系曲线（两道选取合理所得到的是一条直线或光滑的曲线）。未知样品测量时，可先测出该未知样品在两道中的计数率，算出道比值，利用道比值在标准曲线上查出探测效率。即可算出该未知样品的放射性活度大小。,第二十一页，共五十一页。,NaI探测器,第二十二页，共五十一页。,液体(yt)闪烁计数器,第二十三页，共五十一页。,半导体探测器,第二十四页，共五十一页。,激光(jgung)扫描成像仪,第二十五页，共五十一页。,Gamma照相机和它的发明者H.Anger,1958年，H.Anger和他的同事们共同研制成功了Gamma照相机。它既可以(ky)单独完成探测显像任务，又是现代所有核医学显像仪如PET、SPECT实现探测的重要组成部分。,第二十六页，共五十一页。,二维投影(tuyng),三维显像,第二十七页，共五十一页。,正电子发射(fsh)计算机断层扫描（Positron Emission Tomography）简称 PET,核医学显像技术(jsh)的双引擎,单光子发射(fsh)计算机断层扫描（Single Photon Emission ComputedTomography）简称SPECT,探头围绕患者旋转,采集放射性核素空间分布投影,采用滤波反投影等方法,获得放射性核素空间分布的断层图像,第二十八页，共五十一页。,The picture shows one-head SPECT,照相机探头围绕着病人旋转(xunzhun)运动,第二十九页，共五十一页。,The picture shows two-head SPECT,第三十页，共五十一页。,Siemens tri-head SPECT,第三十一页，共五十一页。,1964年环状头部PET，图为第一台的PET扫描仪，从图中我们可以(ky)看到其纷繁的线路裸漏在外面。,第三十二页，共五十一页。,PET发展史商品化PET 通用公司,第三十三页，共五十一页。,第三十四页，共五十一页。,第三十五页，共五十一页。,课堂练习,在32P标记寡核苷酸的实验中所购买的r-32P生产标定时的放射性比活度为20106 Bq/ml，在使用时r-32P的放射性比活度需5106 Bq/ml。32P半衰期为14天，问实验需要在距校定日多少时间内完成实验？,三种射线分别(fnbi)用什么类型探测器进行探测？其中液体闪烁探测器主要用于什么射线的测量？,第三十六页，共五十一页。,表2-8 一个长寿命核素样品重复(chngf)测量数据,注：数据(shj)来源于核化学及核技术应用平均值,放射性统计(tngj)误差,第三十七页，共五十一页。,第五节 核计数(j sh)的统计学处理,误差来源：系统误差、偶然误差、过失误差。放射性统计误差是一种(y zhn)特殊的偶然误差，它是由核事件的微观过程本身的随机性所造成的。本节重点介绍涉及在核辐射计数测量应用中的统计（偶然）误差。核衰变的统计性，可通过实验观察到。平均计数N10时，它服从泊松分布。当N16时，它过渡到高斯分布。在放射性测量中N一般都远远大于16。统计误差的表示及运算。测量结果表示：N N，（）核衰变的标准误差可表示为：N=N1/2（中科院原子能所编“放射性同位素知识应用”第156页），所以测量结果又能写成：N N1/2相对误差F=N/N=N1/2/N=1/N1/2（相对误差反映测量的精确度）误差的运算（见书67页）,第三十八页，共五十一页。,第三十九页，共五十一页。,误差(wch)的运算,第四十页，共五十一页。,统计分析的应用(yngyng),平均(pngjn)计数率的标准误差为：,1、计数率、平均计数和平均计数率标准误差和相对误差(xin du w ch)的表示,相对误差为:,注意：在此时间（t）和测量次数（m）看作无误差的确定值。,第四十一页，