第二章.放射性测量

第二章放射性测量

§1放射性测量仪器

用放射性核素进行医学研究和诊断疾病是通过探测其放出的射线来实现的，凡在医学中探测和记录放射性核素放出射线的种类、能量、活度及随时间变化、空间分布的仪器，统称为放射性测量仪器。

一、基本原理放射性测量仪器是核医学工作中的必备条件，各种核医学仪器探测的基本原理都是以射线与物质的相互作用为基础，将辐射量转化为其他可测量的物理量，现代的探测器，多数最后是转化为电学量，然后用电子仪器测量和纪录。

具体分为以下几种类型：

1.电离作用

2.荧光现象

3.感光作用二、基本结构放射性测量仪器一般可分为两部分：（1）探测器（探头）：将辐射量转化为其他可观察量的转换器。（2）后续电子线路：对脉冲信号进行分析和记录。（3）计算机系统和辅助设备。

按射线探测器探测原理的不同可分为三大类：①气体电离探测器：仅用于某些防护监测仪，如GM计数管等。②闪烁探测器：是目前核医学中最常用的射线探测器。③半导体探测器：主要用于活化分析时分析γ谱。

（一）固体闪烁计数器整体结构由固体闪烁探测器、后续电子线路、计算机系统和辅助结构组成。1、固体闪烁探测器是将γ射线转化为电信号的装置，既可探测射线强度，又可测定射线的能量。由闪烁体、光收集系统、光电倍增管、前置放大器和外周屏蔽组成。固体闪烁计数器结构示意图（1）闪烁体主要有无机晶体、有机晶体和塑料有机闪烁体三类。无机晶体闪烁体是人工加入少量杂质（激活剂）的无机盐晶体，如NaI(Tl)晶体。NaI(Tl)晶体对γ射线探测效率可高达80%，是目前γ射线样品测量中探测效率最理想、最常用的一种探测器。（2）光收集系统

包括反射层、光学偶合剂和光导。反射层把闪烁体向四周发射的光有效地收集在一个方向上，同时起密封作用。光学偶合剂可以有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，以减少全反射，比如甲基硅油等。光导的作用也是有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，比如聚四氟乙烯等。（3）光电倍增管（PMT）是光-电信号转换和倍增的器件。（4）前置放大器对光电倍增管输出端的信号进行跟踪放大，同时与后续分析电路的阻抗匹配，以减少信号在传输过程中的畸变和损失。（5）外周屏蔽（铅屏蔽）减少外界射线引起的本底计数率。2、固体闪烁计数器后续电子线路（1）主放大器对脉冲信号进行放大和整形。（2）甄别器和脉冲高度分析器探测器输出的脉冲信号保存射线的能量信息，脉冲高度正比于射线的能量，脉冲高度分析器（PHA)的作用就是有选择地让需要记录的脉冲通过。甄别器是一种只允许超过一定高度的脉冲通过而将低于这一高度的脉冲“甄别”掉的触发线路。这个设置的限制电压值称为甄别阈。利用甄别器可将输入脉冲改造成高度和宽度一致的输出脉冲，以适应下一级电路工作的要求。

PHA是由上、下两个甄别器和一个反符合线路组成，其工作原理是：两个甄别器分别设上阈值V上和下阈值V下，上下阈值之差称为道宽。反符合线路的功能是选择脉冲幅度在上下甄别阈之间的信号通过，并送至下级电路。可见PHA实际上是射线能量范围的选择器。通过这种功能，PHA可较有效地排除仪器噪声的小脉冲和宇宙射线的大脉冲本底，并可探测射线的能量分布（能谱）。3、计算机系统、辅助结构和电源计算机系统的主要作用是适时采集数据和处理数据、分析数据、显示数据并对仪器进行自动控制。

由于仪器使用的目的、运行的方式不同而具有不同的辅助结构，比如全自动γ计数器的自动换样装置。放射性测量仪器的电源分为两类，一类是直流高压电源，对于闪烁探测器，主要用于光电倍增管各极分压供电；一类是低压电源，主要供电子学线路、计算机、辅助设备运行使用。（二）液体闪烁计数器由探测器、后续电子线路、计算机系统和辅助结构等组成。其特点是：闪烁体是装在测量杯中的闪烁液，放射性样品溶解或悬浮于闪烁液中或分散吸附在固体支持物上再浸于闪烁液中进行测量，样品与闪烁液接触紧密，样品的自吸收大大减少，提高了对低能β射线的探测效率。1、液体闪烁探测器（1）液体闪烁体液体闪烁体由溶剂和溶于溶剂中的有机闪烁剂装在特制的容器中组成。（2）光电倍增管两只光电倍增管。水平放置端窗相对，中间为样品室。（3）光收集系统同固体闪烁探测器2、后续电子线路（1）符合电路：降低光电倍增管噪音水平，提高仪器的信噪比，有效降低本底。（2）相加电路：将两个光电倍增管输出的同步信号叠加，使脉冲高度增高和相对稳定。（3）线性门电路：防止脉冲信号畸变（4）主放大器：同固体闪烁探测器（5）脉冲幅度分析器：为多道脉冲幅度分析器，同时记录幅度不同的脉冲。道数越多，对幅度不同的脉冲分辨率越高。3、计算机系统和辅助结构和电源除与固体闪烁探测器相似外，还包括淬灭校正的软件和一个外标准源。所谓外标准源是一个固体γ源，有足够长的半衰期和放射性活度，作淬灭校正用。§2γ射线的测量γ射线的测量包括γ射线的能量测量和计数测量，核医学的测量对象一般都是已知核素，要求也主要是计数测量，因此，这里主要讨论γ射线的计数测量。一、绝对测量和相对测量

绝对测量(absolutecounting)：不借助中间手段直接测量放射性活度。相对测量(relativecounting)：用所测计数率的多少来反映放射性活度的大小，或先测定仪器的探测效率，将计数率转化为放射性活度，是生物医学中普遍采用的测量方法。具体步骤为：（1）测定仪器的探测效率：设标准源的放射性活度为As（dpm），探测的计数率为Ns(cpm)，本底为Nb(cpm)，则探测效率E为：（Ns-Nb）/As×100%（2）测量样品的衰变率：设样品在相同的条件下测量的计数率为Nx(cpm)，则样品的衰变率为：Ax=(Nx-Nb)/E(dpm)计数率：

指射线探测器在单位时间内测量得到的脉冲信号数，用每秒计数(cps)或每分计数(cpm)表示。衰变率：单位时间内核衰变的次数，用dps或dpm表示。二、积分测量与微分测量

积分测量：用单道脉冲幅度分析器，把上甄别阈调在无穷大，将幅度大于下甄别阈的全部脉冲记录下来。微分测量：用单道脉冲幅度分析器，将幅度在上下甄别阈之间的脉冲记录下来。可以除去大部分本底，有利于提高测量的精密度，所以，绝大多数测量都选用微分测量的方式。三、γ射线测量的主要影响因素

影响γ射线测量的主要因素有：

1、几何位置；样品和探测器之间的相对位置叫作几何位置。样品与探测器的相对位置不同，所测得的计数率也不同，因此，相对测量时，只有保持样品放射性分布均匀，形状、大小、高低以及与探测器的相对位置严格一致，结果才具可比性。

2、样品体积；样品体积增加，漏计角增大，自吸收也增大，计数效率下降。因此，测量时需严格使样品体积一致。3、射线的能量；一般来说能量越高，穿透力越强，与闪烁体作用产生光子的几率越低，因此计数率也越低。4、仪器分辨时间；测量仪能分别记录两个相邻脉冲之间的最短时间叫做分辨时间，若输入的脉冲信号间期小于该分辨时间，仪器来不及反应而漏计。漏计在测量较高放射性活度时的几率更大。因此，高活度样品测量，宜先取出部分稀释后再