Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
Другие внутренние органы также могут быть таким путем сделаны «видимыми» для детекторов 7-излучения и потому в фармацевтике используют радионуклид технеций-99 (99Tc), который откладывается в некоторых органах в результате обмена веществ. С помощью сканера 7-излучения можно локализовать опухоли в мозге, в печени и в костях. Время, необходимое для сканирования, будет существенно уменьшено, если использовать вместо одного сцинтиллятора сеть таких детекторов с ФЭУ на каждом из них для одновременной регистрации 7-излучения. В качестве альтернативного решения может быть использована схема с одним сцинтиллято-ром, свет которого регистрируется двумерной матрицей ФЭУ. Направление, под которым падает на сцинтиллятор 7-излучение, может быть выбрано с помощью соответствующего расположения коллиматоров, каналы которых могут быть параллельны иди ориентированы в разных направлениях. Использование двух сканеров,
над и под лежащим пациентом, дает два независимых ряда данных о распределении излучающего изотопа. Пространственная картина распределения изотопа получается в этом случае в течение нескольких минут и может быть представлена с помощью ЭВМ в виде изображения (томография всего тела). При этом можно получить пространственное разрешение примерно 5 мм. Этот метод эффективен особенно тогда, когда временной ход физиологического процесса, измеренный таким путем, может дать информацию о болезни, как, например, в случае сердечных заболеваний. Трехмерная картина органа может быть получена с помощью этого метода, если де-
8 1. Применение в медицине
191
Рис. 8.1. Томограф мозга MARK IV, каждое из четырех плеч детектора А у В, CnD содержит по 8 кристаллов NaI [155]
текторы 7-излучения, испускаемого органом, осуществляют измерения по меньшей мере в трех направлениях. На рис. 8.1 [155] изображен в качестве такого примера томограф мозга "Mark IV". В этом приборе используется матрица 4x8 кристаллов NaI (2,5 X 7,6 X 2,5 см3), коллиматоры которых направлены на центр. Счетчики вращаются с периодом примерно 50 с вокруг оси, проходящей через исследуемый объект — мозг. Результаты измерения сигналов с 32 счетчиков в течение 5 оборотов вокруг оси позволяют получить с помощью ЭВМ в течение 5 мин картину, которая изображена на рис. 8.2. Эта картина показывает с пространственным разрешением 1,7 см концентрацию 99Tc в опухоли мозга.
Дальнейшее улучшение диагностики возможно, если использовать два 7-кванта с энергией 511 кэВ, которые образуются при аннигиляции позитрона в теле. В качестве позитронных излучений можно использовать изотопы 11C, 13N, 15O или 86Rb. Преимуществом этого метода является то, что оба 7-кванта испускаются кол-линеарно (под углом 180° друг к другу), так что при регистрации обоих квантов определяется прямая, на которой находится излучаемый нуклид. В этом случае не требуется коллимировать 7-излуче-ние. С помощью этой методики можно исследовать сердце, печень и мозг. Нуклид 11C, например, может вводиться внутрь путем вдыхания пациентом 11CO, который затем в виде аС-карбоксигемогло-бина входит в кровообращение.
Сцинтилляторы NaI могут в настоящее время заменяться на детекторы из германата висмута (BGO), энергетическое разрешение которых выше, чем у NaL Обзор по методам томографии можно найти в оаботах Г128. 2001.
7174
192 8 Примеры применения детекторов
Рис. 8.2. Концентрация ""1Tc в опухоли мозга, измеренная с помощью томографа, изображенного на рис 8 1 [155]
8.2. Применение в геофизике
Детекторы излучения используются в геофизике главным образом в двух областях: для поиска урансодержащих минералов на поверхности земли и нефтеносных или содержащих уран пластов в
буровых скважинах.
В первом методе с помощью низколетящих самолетов ведется разведка площадей с избыточным содержанием радионуклидов 40K, 232Th и 238U. Для определения концентрации этих нуклидов применяется т-излучение с энергией 1,46; 2,62 и 1,76 МэВ. Для этого используют 7-счетчики [NaI(Tl) объемом до 50 л] с последующим анализом амплитуды импульсов. Интенсивности характерных у-линий естественных излучателей позволяют сделать заключения о концентрации урана на облетаемых площадях [119].
Во втором методе ведется разведка геологической структуры пород в буровых скважинах в зависимости от глубины с помощью детектора 7-излучения, который опускается в скважину на кабеле. Детектор регистрирует естественную 7-активность (40K, 232Th, 238U) пластов, через которые проходит скважина, что позволяет делать заключение о наличии определенных элементов. Эффективность этого метода увеличивается, если вместе с 7-детектором в скважину опускается экранированный от детектора источник нейтронов или
8 2 Применение в геофизике
193
7-излучения. На рис. 8.3 изображен собранный по такому принципу зонд. Гамма-кванты, испускаемые источником, рассеиваются породой в скважине и малая часть их попадает в детектор. Вероятность такого рассеяния зависит от толщины и атомного номера окружающего материала. Полученный таким образом профиль вероятности рассеяния по глубине для одной или многих 7-линий может быть использован для локализации определенных слоев материалов и в особенности высоких концентраций отдельных элементов (например, металлов).
