第二章.放射性测量讲解

1）固相测量 用玻璃纤维滤片或纤维素脂滤膜收集 细胞或其碎片等等，含0.4%PPO的甲苯 闪烁液1~3ml。 2）乳状液测量 适用于低水平大体积的水溶性样品， 常用乳化剂如Triton X-100，制成透明或 半透明状。


（二）样品制备： 将样品制备成适合放射性测量的形 式。常用的方法有淋洗法、提取法、分 离法、酸性消化法、碱溶解法和燃烧法 （使样品氧化或燃烧，无化学发光和明 显的淬灭）等。
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）淬灭校正的方法 产生淬灭的原因很多，导致不同 样品的探测效率不一致。需作淬灭校 正才能相互比较计数率。淬灭校正就 是要求出每一样品的实际探测效率， 再将其计数率cpm换算成衰变率dpm， 从而将淬灭程度不同的因素消除掉。 常用的方法有：内标准源法 、样品 道比法 、外标准道比法 、H数法等。
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测，所得结果 需经过体积校正，换算为原始样品的 计数率。一般井型计数器不宜测量超 过5000cps的样品。
3、助溶剂和添加剂 常用的助溶剂有乙醇、乙二醇等，能 促进水与二甲苯等非极性溶剂的互溶，其 用量为总体积的20-40%。 常用的添加剂是萘，起能量的中间传 递作用，可显著提高探测效率，使用浓度 为60-150g/L。 4、溶剂纯化和配伍禁忌 溶剂纯化的主要目的是除去有淬灭作 用和化学发光的杂质；一些溶剂的互溶会 导致颜色淬灭等，要注意配伍禁忌。
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。
（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
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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。
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(absolute counting) ： 不借助中间手段直接测量放射性活度。
相对测量(relative counting)：
5、仪器的本底 仪器的本底是指在没有放射性 样品存在时所得到的计数率。固体 闪烁计数器的本底主要来自外界的 γ 射线，包括周围环境中的放射源 和宇宙射线，其次还包括仪器的热 噪声。 6、其他： 如闪烁体的体积和厚度等。
§3 液体闪烁测量技术
一、闪烁液与测量瓶 （一）闪烁液 主要由有机溶剂和闪 烁剂组成。 1、溶剂 溶剂分子占闪烁液总分子 数的99%左右，基本作用是溶解闪烁 剂和待测放射性样品，同时起能量传 递作用。常用的有：甲苯、二甲苯、 二氧六环（可容纳大量的水）等。

(2)闪烁液的自淬灭：发生在闪烁剂或溶 剂分子内部的分子内淬灭，与闪烁剂或 溶剂分子结构及分子浓度有关。

(3)化学淬灭：样品中的各种成分或制备 样品时添加的一些成分（如消化物、助 溶剂等）会吸收部分能量。化学淬灭的 程度还与淬灭物化学结构有关。
(4)颜色淬灭：激发的闪烁剂分子退 激时发出的荧光光子被液体闪烁系 统内 ( 包括样品 ) 的有色物质吸收而 减少称为颜色淬灭。不同的颜色淬 灭影响不同，以红、黄色最为明显 ，蓝色相对影响较小。
（二）样品测量瓶 是被测物和闪烁液的容器，测量 瓶加被测物和闪烁液组成了液体闪烁 计数器的中心部件。 对测量瓶的基本要求是：低钾、 对闪烁光有很好的透光度、化学性能 稳定、低成本易加工。常用的材料有： 低钾玻璃、聚乙烯类塑料、聚四氟乙 烯和石英等。
二、样品的测量方式和样品制备 （一）样品的测量方式 1、均相测量：样品以真溶液形式存 在于闪烁液中，测量误差小，计数效 率高，是理想的测量方式，特别适合 脂溶性样品的测量。
（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。
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）。
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。
2、闪烁剂 是闪烁液中的发光物质，能 有效地接受溶剂分子传递的能量并在很短 的时间内发生激发和退激，退激时释放荧 光光子。闪烁剂的化学名称及化学结构复 杂，通常都用缩写名称，常用的有：TP、 PPO等。如果闪烁剂的发光光谱不能与PMT 很好匹配，还可以考虑添加第二闪烁剂， 最常用的是POPOP,使发射光子的波长向长 波方向转移，又称为“移波剂”，使用第 二闪烁剂可提高闪烁液的淬灭耐受性，改 进探测效率。
（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。
§2 γ射线的测量
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
三、淬灭及其校正 （一）淬灭产生的因素及其影响 1 、淬灭 (quenching)：液体闪烁测 量过程中，从射线能到光能，从光 能到电能转换的任何一步，受各种 因素影响，总有部分能量损失，导 致光子输出量减少，这种现象称为 淬灭。
2、淬灭种类： (1)相淬灭或局部淬灭： 在非均相测量中，样品发出的β 射线先 被微小水珠或固相支持物所吸收，使能量减 弱，产生光子的能力降低，称之相淬灭。 固相样品量过多时，样品本身对射线有 不同程度的自吸收作用，导致光子产生额减 少，称为局部淬灭。
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：
（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。
1）脂溶性样品的测量 含0.4%PPO的甲苯闪烁液。 2）水溶性样品的测量 二甲苯︰乙二醇甲醚 = 7 ︰ 3 含0.8%PPO 应该注意很多生物样品有颜色，特别 是黄色，会影响测量的效率，最好用 H2O2等氧化剂脱色。