核仪器检验核医学

放射性测量与仪器 核医学教研室 教学目的 n掌握核医学仪器（固体闪烁探测仪器）的 结构及其工作原理（探测器换能、脉冲辐 度分析器鉴别） n掌握衰变率、计数率、测量效率、本底等 基本概念 n掌握影响放射性测量的因素 n了解核仪器的分类 n了解计数误差的计算方法和控制计数误差 方法 n重点： n核医学仪器（固体闪烁探测仪器）的结构 及其测量原理 n衰变率、计数率、测量效率、本底等基本 概念 n影响放射性测量的因素 n难点： n核医学仪器（固体闪烁探测仪器）的结构 及其测量原理 n影响放射性测量的因素 第一节 放射性测量仪器 一、分类 核素显像仪器同位素扫描机、相机、 SPECT、PET 功能测定仪器甲状腺摄碘功能测定仪、肾 功能仪、心功能仪 放射性测定仪器免疫计数器、液体闪烁 计数器 剂量辐射防护仪器活度计、表面沾污仪、 辐射剂量监测仪 SPECT PET FT 638 G 肾 功 能 仪 免疫计数器 免疫计数器 免疫计数器 液体闪烁计数器 多功能液闪发光测定仪 、表面污染测量仪 便携式表面沾污仪 X、剂量仪 二、仪器构成 探测器 : 电离室型 闪烁型:固体闪烁型、液体闪烁型 后续分析电路:主放大电路，脉冲幅度分析电路 计算机系统 辅助执行机构 电源 高压直流电源:供电离室或光电倍增管使用 低压直流电源:供电子学线路使用 放射性测量仪器的结构 三、仪器测量原理（以计数器为例） 1、探测器换能原理 2、脉冲幅度分析器的鉴别原理 探测器换能原理示意图 探测器换能原理 NaI（Tl）晶体受激接受能量， 退激释放能量Tl 4200A 光 电倍增管光阴极转化为光电子经各 个次阴极加速倍增阳极负载产生 电脉冲前置放大器输出 下甄别阈 上甄别阈 下甄别器 上甄别器 反 符 合 电 路 脉冲幅度分析器的构成 脉冲幅度分析器鉴别原理 脉冲幅度低于下甄别阈（红）无信号输出 ，如高于上甄别阈（黄），上、下甄别电 路同时输出至反符合电路，反符合没有输 出，只有幅度高于下甄别低于上甄别电位 （绿），即落入道宽范围内的信号才能通 过反符合电路输出。微分测量。E上= ，E= ，幅度只要高于下甄别电 位均可输出积分测量 四、工作点选择 nHV、A、E、E构成仪器工作条件，测量 不同放射性核素，仪器选择的工作条件不 一样，应选择最佳工作条件。 n放大倍数A，根据核素的射线能量确定 n工作电压（HV）应在积分测量时，测定光 电倍增管坪曲线进行选择。 nE、E应在微分测量时，测定所测核素 射线的能谱曲线再进行选择。 PMT的HV选择 坪区 HV 高压 放射性计数 137Cs能谱曲线 X 射 线 峰 反散射峰 康普顿平台 全能峰 （光电峰） FWHW 峰位 脉冲幅度（V） 计数率 E下 E上 道宽（E） 第二节 放射性测量 一、分类 n绝对测量：不借助中间手段，直接 测量放射性活度。 n相对测量：需借助中间手段，间接 反映放射性活度。 二、基本概念 n衰变率（Rate of Disintegration） n计数率（Rate of Counts） n测量效率（Detection Efficiency） n本底（Background） 衰变率（Rate of Disintegration） n单位时间衰变的核数，也称绝对计 数， n常用衰变数.分1（Disintegrations per Minte, dpm）或衰变数秒1 （Disintegations Per Second，dps 1dps=1Bq）表示。 计数率（Rate of Counts） n单位时间仪器所测的脉冲数 n常用计数.分1（Counts Per Minrte cpm）或计数秒1（Counts Per Second cps）表示 测量效率（Detection Efficiency） n仪器单位时间所测量的脉冲数（计 数率）与所测样品的实际衰变数（ 衰变率）的比率。 计数率 Eff= 100% 衰变率 本底（Background） n在没有放射性样品情况下，仪器所 测的计数 n本底的主要来源: 仪器自身：电子噪声 外界：环境辐射、宇宙射线 二、影响放射性测量因素 1、几何因素：射线沿4立体角发射，进入探 测器只是部份射线、立体角与探测器工作面积 成正比，与探测器距离成反比，样品测量应保 持相同几何位置。 2、仪器工作条件影响：仪器应选择最佳工作条 件，否则EffB。 3、仪器分辨能力的影响：放射性活度较高，超 过仪器分辨能力，则可能产生漏计，注意计数 不要过载（溢出）。 4、样品的体积，取量，放射性分布，样 品容器的吸附的影响。 5、样品的散射与自吸收的影响。 6、污染的影响。 7、短半衰期核素，衰变因素的影响。 三、测量的计数误差及 其控制方法 放射性的统计涨落性 n放射性核素的衰变总体上遵循负指数规律 ，但在衰变过程中，由于各个核互不关联 ，衰变是独立的随机事件，不同时刻衰变 的核数不是一个固定的数值，但总在衰变 总体期望值上下波动，属于离散型随机变 量，服从一定的概率分布，这就是衰变过 程中的统计涨落特性。 n放射性核素衰变的统计涨落服从泊松分布 规律。 1、测量的计数误差 n由于衰变具有统计规律性，服从泊 松分布，通过单次或多次测量，即 可确定计数水平及其离散范围及离 散程度，此称之为放射性计数的统 计误差。 据统计涨落的泊松分布规律， 计数误差 N =N1/2 例： 计数N=10000 计数误差 N =100 计数N=100 计数误差 N =10 n相对误差 N=N1/2/N0.05 例： 计数N=10000 相对误差 N =100/10000=0.01 计数N=100 相对误差 N =10/100=0.1 n提高计数N n控制本底计数对低水平放射性计数的 影响 2、放射性测量计数误差的控制 n提高计数N 1、延长测量时间 2、增加测量次数，但不超过3次 3、调整仪器工作条件，使之处于最佳条 件，减少测量系统的影响 n控制本底计数对低水平放射性计数的 影响 1、样品最小可测量的控制 2、合理安排仪器测量样品和本底的时间 样品的最小可测量 E T 2 S(dpm ) = 1+2 (BT)1/2 仪器测量系统的评价品质系数Q Q= E 2 B 合理安排仪器测量时间和本底时间 tT= nT+(nT nb)1/2 2(nT - nb)2 tT tb = (nT/nb)1/2 思考题 一、掌握核素的衰变校正（计算） n1、要看清题目求什么 n2、会运用公式查表 n3、概念一定要清楚，放射性活度，放射性 比度，放射性浓度，Ci与Bq换算 计算题：计算题： 取取0 0.1.1mlml某放射性核素标记化合物在某放射性核素标记化合物在E=0E=0.45.45仪器上仪器上 测得放射性计数为测得放射性计数为8401684016cpmcpm，该核素该核素T T1/2 1/2=6 =6小时小时 ，测量时间距标记时间为，测量时间距标记时间为1 1.5.5小时，标记时，放射小时，标记时，放射 性浓度为多少性浓度为多少 CiCi？ t/T1/2 0.010.020.030.040.05 0.10.927 0.920 0.914 0.908 0.901 0.20.865 0.859 0.853 0.847 0.841 0.30.807 0.801 0.796 0.790 0.785 0.40.753 0.747 0.742 0.737 0.732 附：放