放射性测量放射性测量实验核医学教研室实验核医学教研室2024/7/191核医学放射性测量最新1 1、定义：测样品活度（强度）、定义：测样品活度（强度）BqBq2 2、测量方法分类：测量方法分类： A A、绝绝对对测测量量：不不借借助助中中间间手手段段，直直接接测测放放射射活活度度。如如4 4立立体体角角法法、固固体体立立体体角角法法等等。短点：校正因素多，不常用。短点：校正因素多，不常用。 B B、相相对对测测量量：借借助助中中间间手手段段，间间接接反反应应放射活度的测理方法。如脉冲计数仪。放射活度的测理方法。如脉冲计数仪。 放射性测量基础知识放射性测量基础知识2024/7/192核医学放射性测量最新3 3、几个测量中必须掌握的、几个测量中必须掌握的 基本概念基本概念衰变率衰变率 dpmdpm计数率计数率 cpmcpm效率效率 E E本底本底 BackgroundBackground 2024/7/193核医学放射性测量最新4、影响计数率（效率）的六个因素：影响计数率（效率）的六个因素：几何因子几何因子仪器探测效率：仪器探测效率： 仪器工作条件：优值仪器工作条件：优值 仪器分辨能力：能量、时间、分辨仪器分辨能力：能量、时间、分辨 样品：容量，样品内放射样品：容量，样品内放射 分布、样品污染分布、样品污染吸收与自吸收吸收与自吸收散射与反散射散射与反散射衰变方式衰变方式本底：措施铅屏、微分测量本底：措施铅屏、微分测量2024/7/194核医学放射性测量最新核仪器的组成核仪器的组成 1 1）探测与放大器探测与放大器 前放、主放前放、主放 2 2）甄别器（脉冲高度分析），它的作用）甄别器（脉冲高度分析），它的作用 （a a）除去噪音信号；除去噪音信号； （b b）鉴别脉冲高度。鉴别脉冲高度。 两个概念两个概念：积分测量：一个甄别器：积分测量：一个甄别器 微分测量：二个甄别器、有道微分测量：二个甄别器、有道的概念的概念2024/7/195核医学放射性测量最新3 3）、反反符符合合电电路路：两两个个甄甄别别器器同同时时有有信信号号时时，线线性性门门不不开开（门门电电路路），只只有有下下甄甄别别器器有有信信号号，上上甄甄别别器器没没有有信号，即道内通过时才开启。信号，即道内通过时才开启。 4 4）符符合合电电路路：两两个个甄甄别别器器同同时时有有信信号时可通过。号时可通过。 5 5）定标器定标器：记录电脉冲累加。：记录电脉冲累加。2024/7/196核医学放射性测量最新1 1、气体、气体：电离电流、复合区、饱和区、电电离电流、复合区、饱和区、电离室区、正比区、有限正比区、离室区、正比区、有限正比区、GMGM区、盖区、盖革区、连续放电区革区、连续放电区 Va Vb Vc Vd Ve VVa Vb Vc Vd Ve V一、探测仪器一、探测仪器分类：分类：1 1、气体电离探测器（电离作用）、气体电离探测器（电离作用） 2 2、半导体探测器、半导体探测器 3 3、闪烁探测器（荧光）：、闪烁探测器（荧光）： 固体闪烁探测器固体闪烁探测器 液体闪烁探测器液体闪烁探测器2024/7/197核医学放射性测量最新 2 2、半导体探测器原理、半导体探测器原理 利用利用PNPN结在外加反向偏结在外加反向偏压时不导电性能。当有射线压时不导电性能。当有射线进入进入PNPN结区时，半导体被电结区时，半导体被电离产生电子载流子和空穴载离产生电子载流子和空穴载流子，它们在外加反向偏压流子，它们在外加反向偏压的电场作用下发生定向移动的电场作用下发生定向移动形成电离电流、经输出电路形成电离电流、经输出电路形成电脉冲。形成电脉冲。2024/7/198核医学放射性测量最新 优点优点 1 1）适于带电或不带电粒子，分辨）适于带电或不带电粒子，分辨力是最高的力是最高的 2 2）结构简单、坚固耐用、受外界）结构简单、坚固耐用、受外界影响小影响小 3 3）可制成、空间分辨力高）可制成、空间分辨力高 4 4）分辨时间短，可快速测量）分辨时间短，可快速测量缺点缺点 1 1）在）在 -100 -100下工作下工作 2 2）抗辐射性能差）抗辐射性能差2024/7/199核医学放射性测量最新3 3、固体、固体NaI(TL) NaI(TL) 闪烁探测器闪烁探测器 原理：辐射闪烁体原子或分子激发，退激时放出荧光光子逸 出 闪 烁 体 通 过 光 导PMT产生光电子记录。(重点介绍计数器）2024/7/1910核医学放射性测量最新 闪烁体 无机：LiI(Eu)，NaI(TL)，CSI（Tl） 有机：蒽、三联苯、对苯二烯等 塑料：苯乙烯、二甲基苯乙烯等再加闪烁体制成 NaI(Tl)井型探测器 1，NaI(Tl) 光导 PMT 2，漏记角 样品（见P30图）2024/7/1911核医学放射性测量最新其它原理的探测器其它原理的探测器 利用射线作用产热利用射线作用产热：射线照射靶物质产热射线照射靶物质产热（很微量，需热敏电阻），热量与辐射量成正比，（很微量，需热敏电阻），热量与辐射量成正比，设备复杂。设备复杂。 利用射线与物质产生化学效应利用射线与物质产生化学效应： 如如：硫酸亚铁剂量计硫酸亚铁剂量计：水溶液被照产生：水溶液被照产生OH-，使使二价二价Fe变成三价变成三价Fe，三价三价Fe与辐射量成正比与辐射量成正比 铈剂量剂：照后四价铈剂量剂：照后四价Ce变三价变三价Ce，三价三价Ce与与辐射量成正比。辐射量成正比。热释光剂量计热释光剂量计：发光粉末退激时发光。：发光粉末退激时发光。2024/7/1912核医学放射性测量最新4 4、液体闪烁计数器、液体闪烁计数器2024/7/1913核医学放射性测量最新一、液闪测量常用核素 3H E=0.0186Mev T 1/2=12.33年 14C E=0.156Mev T 1/2=5692年 液闪适用范围：液闪适用范围： 粒子，-（低能）、低能、Cerenkov 化学发光、生物发光等。2024/7/1914核医学放射性测量最新二、发展史二、发展史 (三足鼎立三足鼎立)1953年Packard公司生产全世界第一台商用液闪1963年：使用增加技术，大大提高大大效率1965年1976年 Padeard Beckman LKB2024/7/1915核医学放射性测量最新1976年以后：年以后： CRT显显示示：人人机机对对话话，自自动动稳稳谱谱，自自动动诊诊断断、RCM、单单光光子子监监测测、相相分分离监测、静电消除、多标记测量。离监测、静电消除、多标记测量。90年代以后： 1、先进技术可不再考虑淬灭 2、不再叫液闪可能改叫闪测我国发展史：58年开始研究 70年首台FJ-353双道 90年代接进国际水平但2024/7/1916核医学放射性测量最新Liquid Scintillation Counting Technique实验核医学教研室实验核医学教研室 液体闪烁测量技术液体闪烁测量技术2024/7/1917核医学放射性测量最新 2024/7/1918核医学放射性测量最新2024/7/1919核医学放射性测量最新一、测量原理一、测量原理 3H E=0.0186Mev T 1/2=12.33年 14C E=0.156Mev T 1/2=5692年 2024/7/1920核医学放射性测量最新1， 尿素：NH2- CO -NH2 尿素：NH2- 14CO -NH22， 3H-TdR2024/7/1921核医学放射性测量最新闪烁液配置： 闪烁溶质+溶剂 比如溶质：二苯基恶唑（PPO） 对联三苯 （TP） 溶剂 二甲苯等人们设想：寻找换能物质人们设想：寻找换能物质2024/7/1922核医学放射性测量最新2024/7/1923核医学放射性测量最新闪烁液工作原理闪烁液工作原理： 放素衰变 粒子 闪烁溶液 受激 获能 回基态 激发能（荧光光子） PMT 放出光电子测测量量瓶瓶2024/7/1924核医学放射性测量最新 液烁测量全过程如下： 示踪物衰变 粒子 粒子吸收 能量转换， 荧光子经杯壁、光导、端窗材料、PMT产生光电子、倍增、放大分析、记录电子学信号2024/7/1925核医学放射性测量最新存在问题 从核素衰变到电子学信号 能量损失 校正2024/7/1926核医学放射性测量最新1、PMT 光阴极 聚焦电极 打拿极 阳极 PMT示意图光光阴阴极极：光光电电转转换换的的关关健健。表表面面涂涂有有光光敏敏材材料料如如锑锑钾钾铯铯（sb-KCs）、双双硷硷阴阴极极PMT，国国外外PMT有石英端窗有石英端窗EMI9635QB pmT聚聚焦焦电电极极：使使光光阴阴极极产产生生的的光光电电子子在在电电均均的的作用下聚射到第一个打拿极上。作用下聚射到第一个打拿极上。打拿极：电子倍增作用。打拿极：电子倍增作用。阳极：收集电子，然后经电阻形成电脉冲阳极：收集电子，然后经电阻形成电脉冲。2024/7/1927核医学放射性测量最新2、符合电路3、相加电路作用：作用： 提高计数效率，并使两个脉冲迭加起来提高计数效率，并使两个脉冲迭加起来 改善光子分配不均引起的能谱展宽。改善光子分配不均引起的能谱展宽。PMT1 样品 PMT2 PMT1 样品 PMT2 PMT1 样品 PMT2光阴极光电子产额相对脉冲高度监察器PMT1分析器PMT2不相加的PMT2相加的PMT 1+25551019910911102024/7/1928核医学放射性测量最新4 4、主放、主放5 5、线线性性门门 作作用用：没没有有开开门门信信号号时时，截截断断信信号号的的通通路路，当当开开门门信信号号到到达达时时，使使来来自自放放大大器器的的脉脉冲冲信号以最小的畸变通过。信号以最小的畸变通过。6 6、PHAPHA脉冲高度分析器脉冲高度分析器 一一种种电电子子学学选选择择器器，由由两两个个阀阀值值不不同同的的甄甄别器组成。别器组成。 7 7、定标器，脉冲计数器、定标器，脉冲计数器2024/7/1929核医学放射性测量最新2024/7/1930核医学放射性测量最新淬灭的结果 导导致致能能量量损损失失，总总计计数数率率下下降降（曲曲线线下下面面积缩小）。积缩小）。 核素能谱向低能方向漂移，脉冲辐度核素能谱向低能方向漂移，脉冲辐度。 由由于于E%E%与与淬淬灭灭程程度度有有关关，也也即即每每个个样样品品由由于于淬淬灭灭程程度度都都不不相相同同，导导致致其其每每个个样样品品的的计计数数效率也不一样。效率也不一样。 2024/7/1931核医学放射性测量最新淬灭校正 就是采用适当的方法去求各个样品的E%，然后再求出DPM，以便样品的计数率可以比较。 目前淬灭校正方法很多，有些书本上还没收集到，仅在仪器上体现，更新的淬灭方法还在不断涌现。 重点介绍课本上的几种方法。2024/7/1932核医学放射性测量最新 内标准源法条件：必须购买与示踪物完全相同的已知放射性浓度放射源2024/7/1933核医学放射性测量最新 测本底值（空白瓶） 得Nb 测闪烁液和待测样品 得Nb+Ns 测闪+样品+标准A 得Nb+Ns+Na （Nb+Ns+Na）- (Nb+Ns)E% = 标A (Nb+Ns) - (Nb)样品计数 = - E%2024/7/1934核医学放射性测量最新三次测量条件应严格一致标准源本身无淬灭标准源引起的容积改变忽略不计标准源与标记核素能谱相同或相近内内标标准准法法要要求求设备简单，适用于各种均相和乳状液测量优点缺点缺点标准源用量大，放废多，需测2-3次，不能自动化；加标准源后样品不能重复测量。2024/7/1935核医学放射性测量最新 样品道比法 得出道比值A/A+B,算出A+B道中的计数，求其效率.优点：1、样品中不需再加标准源，只在标准淬灭曲线内加，不会破坏样品，该样品还可重复测量。2、对仪器要求不高，可自动化缺缺点点：只只适适用用于于活活度度高高的的标标记记品品，而而生生物物样样品多数活度低。品多数活度低。2024/7/1936核医学放射性测量最新2024/7/1937核医学放射性测量最新缺点： 1、产生康谱顿电子与靶物质的有效原子序数有关，受物质种类影响。 2、受样品体积的影响，样品太少，线不易透入。 3、几何位置的影响，射线的强度与距离。 4、曲线范围较窄。（已很少用了）外标准道比法（外标准道比法（ESCRESCR） 引入外标准源如：引入外标准源如：226226Ra 0.186mevRa 0.186mev 137137Cs 0.66mevCs 0.66mev 不不用用再再加加内内标标准准源源，制制备备一一系系列列标标准准淬淬灭灭源源样样品品，外外标标准准源源r r计计数数高高，统计效果好，也较简单。统计效果好，也较简单。2024/7/1938核医学放射性测量最新外标准道比法（外标准道比法（ESCRESCR）优点：优点： 1、用2个外标准道比值，这样不管位置，活度，体积变化如何，但它们的比值几乎不变，克服了误差。 2、颜色淬灭不严重时，可与化学淬灭共同一条曲线，不同溶质，溶剂的影响可忽略不计。2024/7/1939核医学放射性测量最新缺点：缺点： 1、淬灭重时，谱左移重，B道可能无计数，所以曲线范围仍不够宽。 CpmBBGB 道比值R=- CpmABGA2、道比值只反应相对淬灭程度，不同的仪器道比值不能比较。 3、壁效应：闪烁注渗入杯壁中塑料闪烁体当外r照射时可能产生低能光子。2024/7/1940核医学放射性测量最新 当当计计算算机机引引入入液液闪闪后后，19771977年年HorrocksHorrocks在在外外标标准准源源淬淬灭灭校校正正的的基基础上提出了解础上提出了解# #H H法法# #H H原原理理：数数学学问问题题较较深深，只只做做一一些些解解释，学会使用。释，学会使用。 H H# # 数数 法法2024/7/1941核医学放射性测量最新优优 点点1、H#是唯一的，所以不同实验室可以比较。 2、不受仪器性能变化的影响，如PMT老化，电力不足。3、不受壁效应影响：壁效应影响在低能，但H #的拐点在高能边上，一次性塑料杯。4、淬灭校正的动态范围较大。5、与烁液及样品无关，共享一条淬灭曲线。2024/7/1942核医学放射性测量最新缺缺 点点1 1、微微机机扫扫描描康康谱谱顿顿边边缘缘拐拐点点采采用用狭狭道道监监测测，计计数数率率低低，解解决决这这一一矛矛盾盾就是用高活度的就是用高活度的r r源。源。2 2、H H# #的的精精度度受受到到ComptonCompton边边缘缘定定位位精度的限制，误差大。精度的限制，误差大。3 3、必必须须配配合合微微机机及及专专用用软软件件，需需配配备千道以上的备千道以上的PHAPHA。2024/7/1943核医学放射性测量最新样品谱淬灭指示参数（样品谱淬灭指示参数（SISI） SCRSCR：样品道比样品道比SISSIS（样品谱指数）：整个样品谱指数积分。样品谱指数）：整个样品谱指数积分。SQPSQP（I I）同同位位素素谱谱淬淬灭灭参参数数，找找谱谱分分布布之之重重心心，加加权权平均脉冲幅度。平均脉冲幅度。外标准谱淬灭指标参数（外标准谱淬灭指标参数（SIESIE） ESCR ESCR：外标准道比外标准道比 H H# #： SIE SIE外标准谱指数，计算外标准谱指数，计算comptoncompton谱平均能量。谱平均能量。 TSIETSIE外标准转换谱指数，从高能向低能反向积分外标准转换谱指数，从高能向低能反向积分 SQp(E)SQp(E)外标准谱淬灭参数，加权外标准谱端点。外标准谱淬灭参数，加权外标准谱端点。2024/7/1944核医学放射性测量最新 利用谱的部分特征做淬灭参数利用谱的部分特征做淬灭参数 SCR ESR H# SCR ESR H# SQPSQP（E E） 利用全谱特征做淬灭参数利用全谱特征做淬灭参数 SIS SIE SIS SIE SQPSQP（I I） tSIE tSIE 淬灭剂扩散法，也叫单瓶一次法淬灭剂扩散法，也叫单瓶一次法 LKB 1215/1216 LKB 1215/1216以上机型有此功能，叫以上机型有此功能，叫“戴幅戴幅特技特技”。 Hot-Trick Hot-Trick装置装置 优优点点：改改进进了了单单瓶瓶多多次次法法的的不不足足（加加标标放放不不均均）操作方便，迅速。操作方便，迅速。2024/7/1945核医学放射性测量最新缺点缺点：1 1、标标放放只只加加一一次次，一一瓶瓶，若若加加的的不准影响全部数据（系统误差）不准影响全部数据（系统误差）2 2、CCLCCL4 4扩扩散散快快，扩扩散散初初始始后后应应赶赶快计数，否则易丢失。快计数，否则易丢失。2024/7/1946核医学放射性测量最新闪 烁 液作用：溶解闪烁体及样品，接收能量，传递能量。 1、溶剂要求：（1）、能量传递要求 （2）、溶解样品能力强 一般不用水、因为水中氧含量高，氧是强淬灭剂。 最最常常用用的的是是：甲甲苯苯，二二甲甲苯苯，（由由药药盒盒指指定定，或或KitKit提供）提供）2024/7/1947核医学放射性测量最新2、溶质：即闪烁剂。、溶质：即闪烁剂。 第第一一闪闪烁烁剂剂的的基基本本作作用用：从从受受激激溶溶剂剂中中吸吸取能量致激，退激时放出光子。取能量致激，退激时放出光子。要 求（1）、发光效率高 （5）、光子与PMT配匹（2）、耐淬灭 （6）、贮存期限长（3）、与溶解 （7）、价格便宜（4）、发光衰减时间短 （8）、相对脉冲幅度高常用的第一闪烁剂：PPO、PBD、TP2024/7/1948核医学放射性测量最新第二闪烁剂的作用 1、波长转移作用，使之与PMT配匹 2、也可提高到达PMT的光子数最常用的第二闪烁剂：最常用的第二闪烁剂：PopopPopop使用条件：使用条件： 1 1、样品里含有直接淬灭第一闪烁剂的淬灭剂时。、样品里含有直接淬灭第一闪烁剂的淬灭剂时。 2 2、闪烁液带色或不透明时、闪烁液带色或不透明时 3 3、第一间浓度太高，引起自淬灭时、第一间浓度太高，引起自淬灭时 4 4、液闪谱仪对较长波长光谱响应较好时、液闪谱仪对较长波长光谱响应较好时 5 5、测量样品在近紫外区有明显的吸收时、测量样品在近紫外区有明显的吸收时 但但是是二二闪闪价价格格贵贵，溶溶解解度度低低，由由于于酸酸硷硷光光阴阴极极PMTPMT对对光谱响应范围宽，二闪近年来已不显的那幺重要了。光谱响应范围宽，二闪近年来已不显的那幺重要了。2024/7/1949核医学放射性测量最新六、样品的处理和测量 最佳条件：最佳条件： 样品与溶剂呈均相接触，保证粒子辐射到溶剂中去。即样品与闪烁液呈分子接触状态。测量体系应是透明的。2024/7/1950核医学放射性测量最新予处理方法：常用消化法予处理方法：常用消化法 1 1、酸性消化法、酸性消化法 2 2、硷性消化法、硷性消化法 3 3、硷性的如海胺、硷性的如海胺Hyamive X-10Hyamive X-10与动物组织。与动物组织。 4 4、国国外外一一些些保保密密配配方方，有有商商品品供供应应：packerd:Soluenepackerd:Soluene 它它们们的的作作用用大大体体上上是是高高分分子子化化合合物物化化学学键键断裂变成小分子化合物，易溶解在闪烁液中。断裂变成小分子化合物，易溶解在闪烁液中。 NewEnglandNuclear:Protosol NewEnglandNuclear:Protosol Nucleovr Chicago NCs Nucleovr Chicago NCs Beckman Ready solv Beckman Ready solv 5 5、干性氧化、干性氧化2024/7/1951核医学放射性测量最新 样品测量样品测量：均相均相 非均相非均相 固相固相 乳状液乳状液 凝胶凝胶固相测量：要求支持物上样品不发生溶解和弥散固相测量：要求支持物上样品不发生溶解和弥散优点：优点： 1 1）、制样简单）、制样简单 2 2）、从闪烁液中取出样品还可做其它分）、从闪烁液中取出样品还可做其它分 析析oror保存。保存。 3 3）、闪烁液可重复用，用量少。）、闪烁液可重复用，用量少。 4 4）、放射性废物量少。）、放射性废物量少。缺点：缺点：1 1、只能提供、只能提供CPMCPM 2 2）、测量的几何条件和自吸收难以校正。）、测量的几何条件和自吸收难以校正。 3 3）、淬灭谱移与谱指标关系不知？）、淬灭谱移与谱指标关系不知？2024/7/1952核医学放射性测量最新七、化学发光、磷光、本底的概念七、化学发光、磷光、本底的概念 化学发光是化学反应过程中的一种放能反应，部分能量以光子释出。 化学发光危害大的样品：全血、组织、蛋白、二氧六环闪烁液，PH呈硷性，含有H2O2等。 磷光，也叫光致发光 原理：受激后缓慢放出光子。 预防：预防：1 1、红灯下操作，避免强光照射。、红灯下操作，避免强光照射。 2 2、暗适应样品。、暗适应样品。 3 3、符合电路、符合电路。2024/7/1953核医学放射性测量最新本底的概念 来来源源及及分分配配：噪噪声声10% 串串光光占占20% 怀怀和和PMT37% 闪烁液闪烁液31%。本底来源：本底来源：1、宇宙射线、宇宙射线 2、周围环境中的放射性、周围环境中的放射性 3、探测器屏蔽材料、探测器屏蔽材料 4、探测器的本底、探测器的本底cpm 5、电子线路噪声电子线路噪声 6、外界干挠、外界干挠 7、化学发光、磷光、化学发光、磷光 8、静电、静电 9、人工污染。、人工污染。2024/7/1954核医学放射性测量最新八、液闪测量的发展与应用1、高能-射线核素的测量： 契仑可夫辐射的概念：高能电子通过折射率较大的透明介质时如19，若电子速度大于光在介质中的相速度时，可产生沿一定方向的淡蓝色的光，为连续能谱，该辐射的强度与高能电子质量无关，仅取决于粒子的电荷和速度。契仑可夫2024/7/1955核医学放射性测量最新1 1）原原理理：液液闪闪仪仪器器可可直直接接测测量量淡淡蓝蓝色色光光，而而不不需需闪闪烁烁液液体体，只只要要将将高高能能- -核核素素加加到到透透明明介介质中即可，如加到水中。质中即可，如加到水中。2 2）契契仑仑可可夫夫测测量量的的优优点点：无无化化学淬灭、无毒性、不用闪烁液。学淬灭、无毒性、不用闪烁液。2024/7/1956核医学放射性测量最新3）契仑可夫测理量应注意的问题：（影响测量的因素）-粒子能量越大，测量效率越高，当E B +2 B +2 根号根号 B B 美国规定最小可测量美国规定最小可测量 3 3B B（B B为本底值）为本底值） 2) 2) 合理分配测量时间合理分配测量时间 公式公式(210)(210) (211) (211)2024/7/1962核医学放射性测量最新举例：某一样品，要求测量误差不大于举例：某一样品，要求测量误差不大于1%1%，如何去处理？，如何去处理？1 1、先将该样品进行粗测得：本底、先将该样品进行粗测得：本底100100cpmcpm样品测值样品测值300300cpmcpm2 2、计算计算tctc：按公式（按公式（213213） tc = 118.3tc = 118.3分分每根据公式（每根据公式（212212）得）得 tb = 68.3tb = 68.3分分异常数据取舍：异常数据取舍： 某某个个样样品品做做X X次次测测量量，每每次次测测1 1分分钟钟，得得到到X X个个n n，均均数数为为n n，标标准准误误差差(n- n- n)n)2 2/x(x-1) /x(x-1) ，如如果果把把X X个个n n相相加加，测量时间测量时间t t也相加，代入公式：也相加，代入公式：n/tn/t两两个个公公式式得得出出的的值值应应大大致致相相同同，若若不不同同预预示示个个别别值值不不正正常常，应考虑取舍，若某值超出该组数据应考虑取舍，若某值超出该组数据3 3SDSD，可以剔除。可以剔除。2024/7/1963核医学放射性测量最新