Радиационная физика

1. Часть 2

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2
Радиационная Физика
900igr.net

2. ЦЕЛЬ

Знакомство с основами радиационной физики,
дозиметрическими величинами и единицами,
необходимых для выполнения расчетов, а также с
различными видами детекторов излучения, их
характеристиками, принципами работы и
ограничениями.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
2

3. Содержание

Структура атома
Радиоактивный распад
Производство радионуклидов
Взаимодействие ионизирующего
излучения с веществом
Радиационные величины и единицы
Детекторы излучения
Примечание: радиационные единицы и величины находятся в фазе
выработки консенсуса между МКРЕ и МАГАТЭ. Возможны
изменения которые необходимо будет включить в этот документ.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
3

4. Часть 2. Радиационная Физика

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2. Радиационная
Физика
2.1. Структура атома

5. АТОМ

Строение атома
протоны и нейтроны = нуклоны
Z протонов с положительным электрическим
зарядом (1,6·10-19 Кл)
нейтроны без заряда (нейтральные)
число нуклонов = массовое число A
Внеядерная структура
Z электронов (легкие частицы с электрическим
зарядом)
Заряд электрона равен заряду протона, но
отрицательный
Символ
Масса
Энергия Заряд
Частицы
(кг)
(МэВ)
---------------------------------------------------------Протон
p 1.672*10-27 938.2
+
Нейтрон n 1.675*10 -27 939.2
0
Электрон e 0.911*10 -30 0.511
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
5

6. Определение: Изотоп

Атомная
масса
Атомный
номер
Nuclear Medicine
Количество
нейтронов
Часть 2: Радиационная Физика
6

7. Эрнест Резерфорд (1871-1937)

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
7

8. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ ЭЛЕКТРОНА

Электроны могут иметь только дискретные
энергетические уровни
Чтобы удалить электрон из своей оболочки надо
приложить энергию, E,которая больше или равна
энергия связи электрона
Дискретные оболочки вокруг ядра: K, L, M, …
K-оболочка имеет максимальную энергию (т.е.,
наиболее устойчивая)
Энергия связи уменьшается при увеличении Z
Максимальное число электронов в каждой
оболочке: 2 в K, 8 в L-оболочке, …
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
8

9. ИОНИЗАЦИЯ-ВОЗБУЖДЕНИЕ

Энергия
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
9

10. СНЯТИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Ожеэлектрон
характеристическое
излучение
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
10

11. УРОВНИ ЭНЕРГИИ ЯДРА

ЭНЕРГИЯ
Возбуждение
Снятие буждения
Испускание частиц
0 МэВ
~8 МэВ
Гамма-фотон
Заполненные
уровни
Нуклоны могут занимать различные энергетические уровни и ядро может находиться либо
в основном состоянии, либо в возбужденном состоянии. Возбужденное состояние может
быть достигнуто путем передачи дополнительной энергии ядру. При снятии возбуждения,
ядро излучает избыток энергии испуская частицы или электромагнитное излучение. В этом
случае электромагнитное излучение называется гамма-излучением. Энергия гаммаизлучения - это разница энергий между различными энергетическими уровнями ядра.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
11

12. ИЗОМЕРНЫЙ ПЕРЕХОД

Обычно возбужденное ядро переходит в основное состояние
в течение пикосекунд. В некоторых случаях, однако, среднее
время пребывания ядра в возбужденном состоянии вполне
измеримо. Снятие возбуждения такого состояния ядра
называется изомерным переходом (ИП). Это свойство ядра
отмечается добавлением буквы m в знаке нуклида: технеций99m, Тс-99m или 99mТс.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
12

13. ВОЗБУЖДЕНИЕ ЯДРА

Энергия
Nuclear Medicine
частицы
фотоны
Часть 2: Радиационная Физика
13

14. СНЯТИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДРА

альфа-частицы
бета-частицы
Гамма-излучение
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
14

15. ВНУТРЕННЯЯ КОНВЕРСИЯ

характеристическое
излучение
конверсионный
электрон
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
15

16. Гамма-спектр (характеристика ядра)

Энергия фотона (КэВ)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
16

17.

Фотоны являются частью
электромагнитного спектра
кэВ
кэВ
ИК свет
УФ
Х и гамма-лучи
ИК: инфракрасный, УФ: ультрафиолетовый
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
17

18. Часть 2. Радиационная Физика

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2. Радиационная
Физика
2.2. Радиоактивный распад

19. СТАБИЛЬНЫЕ ЯДРА

дальнедействующие
электростатические
силы
p
Линия стабильности
p
n
короткодействующие
ядерные силы
Количество протонов (Z)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
19

20. Стабильные и нестабильные ядра

Количество нейтронов (N)
Стабильные и нестабильные
ядра
Слишком много
нейтронов для
стабильности
Слишком много
протонов для
стабильности
Количество протонов (Z)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
20

21. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД

Расщепление
Ядро делится на две части - продукты распада, и 3-4 нейтрона.
Например: Cf-252 (спонтанный), U-235 (вынужденный)
a-распад
Ядро испускает a-частицы (He-4). Примеры: Ra-226, Rn-222
b-распад
226
86
4
Ra 222
84 Rn+ 2 a
Слишком много нейтронов приводит к b- -распаду. n=>p++e-+n.
Пример:H-3, C-14, I-131.
Слишком много протонов приводит к b+ -распаду
p+=>n+ e++n
Примеры: O-16, F-18
или к электронному захвату (ЭЗ).
p+ + e-=>n+n
Примеры: I-125, Tl-201
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
21

22. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД

Никогда неизвестно в какое время определенное радиоактивное ядро
распадется. Однако можно определить вероятность того, что оно
распадется в определенное время. В образце содержащим N ядер, число
распадов в единицу времени:
dN
-N
dt
N(t) = N 0 e - t
T1/ 2
Nuclear Medicine
Активность
ln 2
Время
Часть 2: Радиационная Физика
22

23. АКТИВНОСТЬ

Активность –
количество ядер, распадающихся в единицу времени
Единица активности
1 Бк (Беккерель) = 1 распад в секунду
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
23

24. 1 Бк - маленькая величина

В теле содержится 3000 Бк
естественной активности
20 000 000-1000 000 000 Бк в
процедурах ядерной медицины
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
24

25. Множители и приставки (Активность)

Множители
Приставки
Сокращения
1
Бк
1 000 000
Мега- (M)
МБк
1 000 000 000
Гига- (G)
ГБк
1 000 000 000 000
Тера- (T)
ТБк
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
25

26. Анри Беккерель 1852-1908

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
26

27. Мария Кюри 1867-1934

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
27

28. Распад материнского и дочернего ядер

A
λ1
B
A(t) = A 0 e
λ2
C
- 1 t
A 0 2 - 1 t - 2 t
B(t)
(e - e )
2 - 1
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
28

29. Распад материнского и дочернего ядер

Материнская
активность
Дочерняя
активность
Вековое (или секулярное)
равновесие
TB<<TA ≈ ∞
Активность (относительные
единицы)
Активность (относительные
единицы)
Дочерняя активность
Материнская
активность
Переходное равновесие
TA ≈ 10 TB
Периоды полураспада дочернего ядра
Периоды полураспада дочернего ядра
Активность (относительные
единицы)
Материнская
активность
Дочерняя активность
Нет равновесия
TA ≈ 1/10 TB
Периоды полураспада дочернего ядра
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
29

30. 99Mo-99mTc

99Mo
87.6%
12.4%
ß- 442 кэВ
739 кэВ
T½ = 2.75 дней
99mTc
140 кэВ
T½ = 6.02 часов
99Tc
ß- 292 кэВ
T½ = 2*105 лет
99Ru
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
стабильное
30

31. Ире́н Кюри́ (1897-1956) и Фредерик Жолио (1900-1958)

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
31

32. Часть 2. Радиационная Физика

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2. Радиационная
Физика
2.4. Взаимодействие ионизирующего
излучения м веществом

33. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Заряженные частицы
альфа-частицы
бета-частицы
протоны
Незаряженные частицы
фотоны (гамма- и рентгеновское
излучения)
нейтроны
Каждая отдельная частица может привести
к ионизации, прямо или косвенно
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
33

34. Взаимодействие заряженных частиц с веществом

тяжелые
легкие
Макроскопически
Nuclear Medicine
Микроскопически
Часть 2: Радиационная Физика
34

35. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВЕЩЕСТВОМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Экстраполированный
диапазон
Фон
Толщина поглотителя
Разброс
диапазона
Средний диапазон
Толщина поглотителя
Альфа-частицы
Бета-частицы
Nuclear Medicine
Относительное число
зарегистрированных частиц
Относительное число
зарегистрированных частиц
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВЕЩЕСТВОМ
ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Часть 2: Радиационная Физика
35

36. Средний пробег b-частиц

(МэВ)
Энергия
Energy
(MeV)
10
1
0,1
0,01
0,16
1
5
10
50
100
500
1000 5000
Mean
range (m
g/cm 2)2)
Средний
диапазон
(мг/см
Радионуклид
Макс энергия
Пробег (см) в
(кэВ)
воздухе воде алюминии
-----------------------------------------------------------------------------------------H-3
18.6
4.6
0.0005
0.00022
C-14
156
22.4
0.029
0.011
P-32
1700
610
0.79
0.29
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
36

37. Тормозное излучение

Фотон
Электрон
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
37

38. Получение тормозного излучения

Чем выше атомный номер материала
мишени, на которую падают электроны,
тем выше интенсивность рентгеновских
лучей
Чем выше энергия падающего электрона,
тем больше вероятность возникновения
рентгеновского излучения
При любой энергии электрона,
вероятность генерации рентгеновского
излучения уменьшается с увеличением
энергии рентгеновского излучения
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
38

39. Создание рентгеновского излучения

Электроны с высокой энергией попадают в
(металлическую) мишень, где часть их
энергии преобразуется в излучение
От низкой до
средней
энергии
(10-400кэВ)
электроны
Высокая
> 1МэВ
энергия
мишень
рентгеновские
лучи
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
39

40. Рентгеновская трубка для создания рентгеновского излучения низкой и средней энергий

Электроны
Вольфрамовая мишень
Вакуумная трубка
Медный анод
Нагретый вольфрамовый
катод накаливания
Источник
высокого
напряжения
Рентгеновские лучи
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
40

41. Линейный ускоритель для получения рентгеновских лучей высокой энергии

электроны
мишень
рентгеновские
лучи
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
41

42. Проблемы с получением рентгеновского излучения

Угловое распределение: фотоны рентгеновского
излучения высокой энергии в основном направлены
вперед, в то время как фотоны низкой энергии в
основном испускаются перпендикулярно пучку
падающих на мишень электронов
Эффективность получения: в общем, чем выше
энергия, тем выше эффективность получения
рентгеновского излучения. Это означает, что при
низких энергиях, большая часть энергии электронов
(>98%) преобразуется в тепло – необходимо
охлаждение мишени
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
42

43. Получающийся рентгеновский спектр

INTENSITY
Интенсивность
Нефильтрованное
излучение
(в вакууме)
Unfiltered
radiation
(in vacuum)
Характеристические
рентгеновские лучи
Тормозное
излучение
Спектр после
фильтрации
20
40
60
80
100
120
Энергия
фотона
PHOTON
ENERGY
(keV)(кэВ)
Максимальная энергия электронов
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
43

44. Взаимодействие фотонов с веществом

поглощение
рассеяние
прохождение
передача энергии
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
44

45. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

фотон
электрон
характеристическое
излучение
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
45

46. ЭФФЕКТ КОМПТОНА

Рассеянный
фотон
фотон
электрон
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
46

47. РОЖДЕНИЕ ПАР

позитрон
фотон
электрон
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
47

48. АННИГИЛЯЦИЯ

(511 кэВ)
b+ + e-
(511 кэВ)
диапазон 1-3 мм
b+(зависит
от радионуклида )
Радионуклид
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
48

49. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФОТОНА

Атомный номер (Z)
100
90
80
70
60
Рождение
Pair
пар
production
Photoelectric
Фотоэлектрический
эффект
effect
50
40
Compton
Эффект
Комптона
process
30
20
10
0
0,01
0,1
1
10
100
Энергия фотона (МэВ)
Photon energy (MeV)
The dominating photon absorption process in different materials of different atomic numbers
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
49

50. ПРОХОЖДЕНИЕ ФОТОНОВ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО

Количество фотонов
N N0 e
- d
d: толщина поглотителя
: коэффициент поглощения
Толщина слоя
HVL: слой половинного поглощения
TVL: слой 10-кратного поглощения
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
50

51. HVL: слой половинного поглощения

Thickness
of поглотителя
an absorber ,necessary
to reduce
the transmission
of radiation
to 50 percent
Толщина
необходимая
для поглощения
50 процентов
излучения
(HVL).
(HVL – слой половинного поглощения).
Nuclear Medicine
Radiation quality
Энергия
излучения
HVL (mm)
Concrete
Бетон
Lead
Свинец
50 kV
4.3
0.06
100 kV
10.6
0.27
200 kV
25
0.52
500 kV
36
3.6
1 MV
44
7.9
2 MV
64
12.5
5 MV
96
16.5
10 MV
119
16.6
20 MV
137
16.3
Часть 2: Радиационная Физика
51

52. Часть 2. Радиационная Физика

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2. Радиационная
Физика
2.5. Радиационные величины и
единицы измерения

53. ПОГЛОЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ

Высокая поглощенная энергия на единицу массы
Много ионизаций на единицу массы
Повышенный риск биологических повреждений
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
53

54. Поглощенная доза

Поглощенная энергия на единицу
массы
1 Гр (грэй) = 1 Дж / кг
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
54

55. Гарольд Грэй (1905-1965)

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
55

56. 1 Гр - сравнительно большая величина

Дозы лучевой терапии > 1Гр
Доза в диагностической процедуре
ядерной медицины обычно 0,05-0.001Гр
Годовая доза от естественных источников
излучения (земных, космических, из-за
внутренней радиоактивности, радона, ...)
около 0,002-0,004 Гр
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
56

57. Множители и Приставки (Доза)

Множитель
Приставка
Сокращения
1
1/1000
1/1 000 000
мили (м)
микро (мк)
Зв
мЗв
мкЗв
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
57

58.

Предостережение:
Передача энергии
веществу – это
случайный процесс и
определение дозы
неприменимо для
малых объемов
(например,
для одной клетки).
Дисциплина «микродозиметрия»
занимается решением
этого вопроса.
По материалам Zaider 2000
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
58

59. Эквивалентная доза Эффективная доза

He = wr * D
D: поглощенная доза (Gy),
wr : коэффициент качества излучения(1-20)
Heff=wT*He
He: эквивалентная доза (Sv),
wT: взвешивающие тканевые коэффициенты (0.05-0.20)
Единица: 1 Зв (Зиверт)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
59

60. Эффективная доза

E
w
T
HT
T
Ткань или орган
взвешивающие
коэффициенты
0.20
0.12
0.12
0.12
0.12
0.05
Гонады
Костный мозг (красный)
Толстая кишка
Легкое
Желудок
Мочевой пузырь
Молочная железа
0.05
Печень
0.05
Пищевод
0.05
Щитовидная железа
0.01
Поверхность кости
0.01
Остальные органы
0.05
(надпочечники, почки, мышцы,
верхний отдел толстой кишки, тонкая кишка, поджелудочная
железа, селезенка, вилочковая железа, матка, головной мозг)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
60

61. Эффективная доза (мЗв)

Рентгеновские лучи
ангиокардиография
КТ таза
толстая кишка
КТ брюшной полости
урография
поясничный отдел
позвоночника
грудная клетка
Ядерная медицина
10
1
0.1
щитовидная жел. I-131
миокард
Tl-201
церебральный Tc-99m
кровоток
щитовидная жел. I-123
кость
Tc-99m
щитовидная жел. Tc-99m
печень
Tc-99m
легкое
Tc-99m
ренография
I-131
конечности
зубы
Nuclear Medicine
0.01
объем крови
I-125
почечный клиренс Cr-51
Часть 2: Радиационная Физика
61

62. Рольф Зиверт (1896-1966)

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
62

63. КОЛЛЕКТИВНАЯ ДОЗА

Суммарная эквивалентная доза или эффективная доза
излучения, полученная определенной группой людей, например,
всеми пациентами в отделении ядерной медицины, всеми
сотрудниками отделения, всем населением страны и т.д.
Единица измерения: 1 человеко-Зв
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
63

64. Коллективные эффективные дозы в Швеции

Коллективная Количество
мощность дозы смертельных раковых
заболеваний в год
(чел∙Зв/год)
Источник
Природный
космическое излучение
внешнее
внутреннее
Помещения
гамма-излучение
радон
Технический
ядерная энергетика
испытания ядерного оружия
другие
Медицинский
диагностическая радиология
стоматологическая радиология
ядерная медицина
Профессиональный
диагностическая радиология
ядерная медицина
радиотерапия
стоматологическая
радиология
индустрия, исследования
ядерная энергетика
шахты
Всего:
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
64

65. Часть 2. Радиационная Физика

МАГАТЭ Учебный Материал по Радиационной Защите в Ядерной Медицине
Часть 2. Радиационная
Физика
2.6. Радиационные детекторы

66.

Детектор является
основополагающей базой для
практического использования
ионизирующего излучения
Знание возможностей
инструментов, а также их
ограничений необходимо для
правильной интерпретации
измерений
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
66

67. Материал детектора

Любой материал, в котором ионизирующее излучение создает
изменения, которые могут быть измерены, может быть
использован в качестве детектора ионизирующего излучения.
•Изменение цвета
•Химические изменения
•Испускание видимого света
•Электрический заряд
•…..
•…..
Активные детекторы: непосредственное измерение изменений.
Пассивные детекторы: обработка перед считыванием
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
67

68. Принципы детектора

Газонаполненные
детекторы
Другие детекторы
пропорциональные
счетчики
счетчики ГейгераМюллера (ГM)
Полупроводниковые
детекторы
Плёночные
Термолюминесцентные
детекторы (ТЛД)
Сцинтилляционные
детекторы
Nuclear Medicine
твердый
жидкий
Часть 2: Радиационная Физика
68

69. ВИДЫ ДЕТЕКТОРОВ

1) Счетчики
Газонаполненные детекторы
Сцинтилляционные детекторы
2) Спектрометры
Сцинтилляционные детекторы
Твердотельные детекторы
3) Дозиметры
Газонаполненные детекторы
Твердотельные детекторы
Сцинтилляционные детекторы
Термолюминесцентные детекторы
Плёночные
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
69

70. Газонаполненные детекторы

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
70

71. ИОНИЗАЦИОННЫЕ КАМЕРЫ

Электрометр
+
1234
Высокое
напряжение
Отрицательный ион
Сигнал пропорционален количеству
ионизаций в единицу времени
(активность, мощность излучения)
Положительный ион
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
71

72. ИОНИЗАЦИОННЫЕ КАМЕРЫ Использование в ядерной медицине

•Радиометр - дозкалибратор
•Инструменты мониторинга
(радиометрического контроля)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
72

73. Общие свойства ионизационных камер

•Высокая точность
•Стабильность
•Относительно низкая
чувствительность
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
73

74. Диапазоны работы для газонаполненных детекторов

Knoll
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
74

75. Пропорциональный счетчик

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
75

76. Пропорциональный счетчик Использование в ядерной медицине

•Инструменты мониторинга
(радиометрического контроля)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
76

77. Свойства пропорциональных счетчиков

•Чувствительность немного
выше, чем у ионизационной
камеры
•Используется для регистрации
частиц и фотонов низкой энергии
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
77

78. Принцип действия счетчика Гейгера Мюллера

-
+
Knoll
Единственная случайная частица может быть причиной полной ионизации
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
78

79. Счетчик Гейгера-Мюллера Использование в ядерной медицине

•Радиометр для контроля
загрязнения
•Дозиметр (если калиброванный)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
79

80. Общие свойства счетчика Гейгера-Мюллера

•Высокая чувствительность
•Низкая точность
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
80

81. Сцинтилляционные детекторы

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
81

82. Сцинтилляционный детектор

Detector
Детектор
Усилитель
Фотокатод
Photocathode
cathodd
Диноды
Dynodes
Anode
Анод
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
Анализатор
амплитуды
импульса
Счетчик
82

83. Анализатор амплитуды импульса

Амплитуда импульса (В)
Верхний
порог
Нижний
порог
Время
Анализатор амплитуды импульса позволяет подсчитывать только
импульсы определенной амплитуды (энергии).
Сосчитаны
Nuclear Medicine
Несосчитаны
Часть 2: Радиационная Физика
83

84. Распределение амплитуд импульсов NaI(Tl)

Скорость счета
Пик полной
энергии
Рассеянное
излучение
Амплитуда импульса (энергия)
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
84

85. Жидкостные сцинтилляционные детекторы

Образец, смешанный с
сцинтилляционным
раствором
детектор
Nuclear Medicine
детектор
Часть 2: Радиационная Физика
85

86. Сцинтилляционные детекторы Использование в ядерной медицине

•Счетчик образцов
•Одно- и много- пробные
системы
•Гамма-камеры
•Инструменты контроля
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
86

87. Другие детекторы

Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
87

88. Полупроводниковые детекторы в качестве спектрометра

Детекторы, использующие
кристаллический германий или Ge(Li)
кристалл
Принцип: электронно-дырочные пары
(аналогично парам ион - электрон в
газонаполненных детекторах)
Отличное энергетическое разрешение
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
88

89. Сравнение спектра от Na(I) сцинтилляционного детектора и Ge (Li) полупроводникового детектора

Knoll
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
89

90. Полупроводниковые детекторы Применение в ядерной медицине

•Идентификация нуклидов
•Контроль чистоты радионуклидов
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
90

91. Плёночные

Принцип: как у обычной фотопленки
Зёрна галида серебра, в результате
облучения и проявления,
превращаются в металлическое
серебро
Применение в ядерной медицине:
Индивидуальный дозиметр
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
91

92. Плёночные

Требуется обработка ---> проблемы с
воспроизводимостью
Двумерный дозиметр
Высокое пространственное разрешение
Высокий атомный номер --->
зависимость сигнала от качества
излучения
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
92

93. Принцип термолюминесценции ТЛД

термолюминесцентный
материал
фотоумножитель
испускаемый свет
нить накала
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
93

94. Упрощенная схема процесса ТЛД

1
2
Зона
проводимости
Ионизирующее
ionising
radiation
излучение
Видимый
visible light свет
electron
электронная
trap
ловушка
Валентная
зона
Нагрев
HEATING
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
94

95. Термолюминесцентная дозиметрия (ТЛД)

Мелкие кристаллы
Эквивалентны тканям организма
Пассивный дозиметр – кабели не
требуются
Широкий дозиметрический диапазон
(от мкГр to 100 Гр)
Много различных применений
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
95

96. ТЛД

Применение в ядерной медицине
•индивидуальные дозиметры (тело,
пальцы…)
•специальные измерения
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
96

97. ТЛД

Недостатки:
Требует много времени
Не создает постоянной записи
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
97

98.

Вопросы?
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
98

99. ОБСУЖДЕНИЕ

В определенный момент времени
Mo / Тс генератор содержит 15 ГБк
Мо-99. Какую концентрацию
активности Тс-99м мы получим через
15 часов, если объем элюации 3 мл?
Предположить эффективность
элюации 75%.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
99

100. ОБСУЖДЕНИЕ

Лечение проводится с помощью
йода-131. Какие типы
взаимодействия испускаемого
излучения с мягкими тканями
человека доминирут?
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
100

101. ОБСУЖДЕНИЕ

Лаборатория выполняет работу с Н-3.
Обсудите подходящий тип детектора
для обнаружения загрязнений
оборудования и рабочих мест.
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
101

102. Где получить дополнительную информацию?

Дальнейшее чтение
WHO. Manual on Radiation Protection in Hospital
and General Practice. Volume 1 Basic
Requirements (Всемирная организация
здравоохранения. Руководство по
радиационной защите в медучреждениях и в
общей практике. Том 1. Основные требования)
Sorensen JA & Phelps ME. Physics in Nuclear
Medicine. Grune & Stratton, 1987
Nuclear Medicine
Часть 2: Радиационная Физика
102