Адиационная экология или радиоэкология
Неорганические кристаллические сцинтилляторы в радиологии
жүктеу/скачать 2,18 Mb.
|
| 3.4.2 Неорганические кристаллические сцинтилляторы в радиологии
Ни один сцинтилляционный материал не является наилучшим для всех применений в радиологии. Йодид натрия, активированный таллием [NаI (Tl)], используется для большинства применений в ядерной медицине. Он соединен с PMTs и работает в импульсном режиме в сцинтилляционных камерах, щитовидных зондах и счетчиках γ-лунок. Его высокое содержание йода (Z = 53) и высокая плотность обеспечивают высокую вероятность фотоэлектрического поглощения рентгеновских лучей и γ-лучей, испускаемых обычными радиофармпрепаратами ядерной медицины (от 70 до 365 кэВ). Он обладает очень высокой эффективностью преобразования; примерно 13% накопленной энергии преобразуется в свет. Поскольку световой фотон имеет энергию около 3 эВ, примерно один световой фотон испускается на каждые 23 эВ, поглощенные кристаллом. Эта высокая эффективность преобразования обеспечивает ему очень хорошее энергетическое разрешение. Он излучает свет очень быстро (постоянная затухания, 250 нс), что позволяет использовать его в импульсном режиме со скоростью взаимодействия более 100 000 /с. Могут быть изготовлены очень большие кристаллы; например, прямоугольные кристаллы одной современной сцинтилляционной камеры имеют длину 59 см (23 дюйма), ширину 44,5 см (17,5 дюйма) и толщину 0,95 см. К сожалению, кристаллы NаI(Tl) хрупки; они легко трескаются при ударе или резком изменении температуры. Кроме того, они гигроскопичны (т.е. поглощают воду из атмосферы) и поэтому должны быть герметично закрыты. ПЭТ, обсуждаемый в главе 19, требует высокой эффективности обнаружения аннигиляционных фотонов с энергией 511 кэВ и быстрого сигнала от каждого взаимодействия, поскольку сигналы должны обрабатываться в импульсном режиме при высоких скоростях взаимодействия. Детекторы ПЭТ представляют собой толстые кристаллы сцинтилляторов высокой плотности с высоким атомным номером, оптически соединенных с ФЭУ. В течение многих лет германат висмута (Bi4Gе3О12, часто сокращенный как “BGО”) был предпочтительным сцинтиллятором. Высокий атомный номер висмута (Z = 83) и высокая плотность кристалла обеспечивают высокую внутреннюю эффективность для фотонов аннигиляции позитронов с энергией 511 кэВ. Первичный компонент светового излучения является достаточно быстрым (константа затухания, 300 нс) для ПЭТ. NаI (Tl) использовался в ранних и некоторых менее дорогих ПЭТ-сканерах. Сегодня оксиортосиликат лютеция (Lu2SiО4О, сокращенно LSО), оксиортосиликат иттрия лютеция (LuхYSiО4О, сокращенно LYSО) и оксиортосиликат гадолиния (Gd2SiО4О, сокращенно GSО), активированные церием, используются в новых ПЭТ-сканерах. Их плотности и эффективные атомные номера аналогичны таковым у BGО, но эффективность их преобразования намного выше, и они излучают свет гораздо быстрее. Вольфрамат кальция (СаWО4) в течение многих лет использовался для усиления экранов в пленочной рентгенографии. Он был в значительной степени заменен редкоземельными люминофорами, такими как оксисульфид гадолиния, активированный тербием. Усиливающий экран - это применение сцинтилляторов, которое не требует очень быстрого излучения света, поскольку пленка обычно остается в контакте с экраном в течение по крайней мере нескольких секунд после экспозиции. Иодид цезия, активированный таллием, используется в качестве люминофорного слоя многих радиографических и флюороскопических приемников изображений на тонкопленочных транзисторах косвенного обнаружения, описанных в главах 7 и 9. Иодид цезия, активированный натрием, используется в качестве входного люминофора, а сульфид кадмия цинка, активированный серебром, используется в качестве выходного люминофора изображения -усилительные трубки во флюороскопах. Сцинтилляторы, соединенные с фотодиодами, используются в качестве детекторов в компьютерных сканерах, как описано в главе 10. Чрезвычайно высокий поток рентгеновского излучения, испытываемый детекторами, требует работы в текущем режиме, чтобы избежать эффекта простоя. При скорости вращения компьютерных томографов, достигающей трех оборотов в секунду, сцинтилляторы, используемые в компьютерной томографии, должны иметь очень слабое послесвечение. Вольфрамат кадмия и гадолиниевая керамика являются сцинтилляторами, используемыми в компьютерной томографии. В таблице 17-1 перечислены свойства нескольких неорганических кристаллических сцинтилляторов, имеющих важное значение в радиологии и ядерной медицине. жүктеу/скачать 2,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|