章节回顾：原子与核结构

原子由两个部分组成——原子核（带正电）和电子云（带负电）；
原子核的半径大约是原子的10,000倍；
原子核可以包含两种粒子——中子（不带电）和质子（带正电）——统称为核子；
质子的质量与中子的质量大致相等——大约是电子的1,840倍；
在孤立的原子中，质子的数量等于电子的数量；
原子序数指定原子核中质子的数量；
质量数指定原子核中核子的数量；
元素的同位素具有相同的原子序数，但质量数不同；
同位素通过指定元素的化学符号，在其前面加上上标表示质量数，下标表示原子序数来分类；
原子质量单位定义为碳稳定、最常见同位素（即C-12）质量的1/12；
结合能是将核子结合在原子核中所需的能量，用电子伏特（eV）测量；
为了抵消质子数量增加时静电排斥力的增加，中子的数量增加得更快——产生了核稳定性曲线；
大约有100种元素的2450种同位素，不稳定的同位素位于核稳定性曲线的上方或下方；
不稳定的同位素试图通过分裂成碎片（裂变）或发射粒子/能量（放射性）来达到稳定性曲线；
不稳定同位素 <=> 放射性同位素 <=> 放射性核素 <=> 放射性核素；
在大约2450种同位素中，大约300种存在于自然界中——其余的都是人工产生的。

章节回顾：放射性衰变

裂变：一些重原子核通过分裂成2或3个碎片以及一些中子而衰变。这些碎片形成新的原子核，通常是放射性的；
α衰变：两个质子和两个中子一起离开原子核，形成一个称为α粒子的组合；
α粒子是一个He-4原子核；
β衰变——电子发射：某些原子核中中子过剩，可能会通过将一个中子转化为一个质子并发射一个β负粒子来达到稳定性；
β负粒子是一个电子；
β衰变——正电子发射：当原子核中质子数量过多时，原子核可能会通过将一个质子转化为一个中子并发射一个β正粒子来达到稳定性；
β正粒子是一个正电子；
正电子与电子湮灭，产生两个背靠背的伽马射线；
β衰变——电子俘获：一个内层轨道电子被吸引到原子核中，在那里与一个质子结合形成一个中子；
电子俘获也称为K俘获；
电子俘获后，激发的原子核可能会发射一些伽马射线。此外，当空的电子位置被填补时，会发射一个X射线；
γ衰变——异构体跃迁：处于激发态的原子核可能会通过发射一个伽马射线来达到其基态；
伽马射线是一种高能电磁光子；
γ衰变——内转换：处于激发态的原子核的激发能传递给一个原子电子。

章节回顾：放射性衰变定律

放射性衰变定律的方程形式；
放射性是指单位时间内发生的放射性衰变次数；
衰变常数定义为单位时间内衰变的初始放射性核数的比例；
半衰期：样品中放射性核数减少一半所需的时间；
半衰期 = (0.693)/(衰变常数)；
放射性的SI单位是贝克勒尔（Bq）
1 Bq = 每秒发生一次放射性衰变；
放射性的传统单位是居里（Ci）；
1 Ci = 每秒发生3.7 x 10¹⁰次放射性衰变。

= 章节回顾：辐射测量单位 =

照射量表示X射线或伽马射线束的强度；
照射量的SI单位是库仑每千克（C/kg）；
1 C/kg = X射线或伽马射线的数量，使与之相关的电子在标准状况下每千克空气中产生的电荷量为1库仑；
照射量的传统单位是伦琴（R）；
1 R = X射线或伽马射线的数量，使与之相关的电子在标准状况下每千克空气中产生的电荷量为2.58 x 10^-4库仑；
照射量率是指单位时间内的照射量，例如C/kg/s；
吸收剂量是指吸收物质的单位质量吸收的辐射能量；
吸收剂量的SI单位是戈瑞（Gy）；
1 Gy = 每千克物质吸收1焦耳的辐射能量；
吸收剂量的传统单位是拉德（rad）；
1 rad = 每千克物质吸收10^-2焦耳的辐射能量；
特定伽马射线常数表示放射性核素发出的伽马射线产生的照射量率；
特定伽马射线常数的SI单位为C/kg/s/Bq，在1米处；
来自X射线或伽马射线源的照射量遵循平方反比定律，并随距源距离的平方而减小。

章节回顾：辐射与物质的相互作用

α粒子:
- 对它们经过的原子外层轨道电子产生相当大的静电吸引力，并引起电离；
- 沿直线运动——除了与路径中原子的原子核发生罕见的直接碰撞；
- 能量总是离散的。
β负粒子:
- 在穿过物质时被原子核吸引，被电子云排斥，并引起电离；
- 路径曲折；
- 具有能量范围；
- 能量范围是由于发射了两个粒子——β粒子与中微子。
伽马射线:
- 能量总是离散的；
- 与物质有许多相互作用方式；
- 对核医学成像（以及放射照相）至关重要的相互作用是光电效应和康普顿效应。
光电效应:
- 当伽马射线与轨道电子碰撞时，它可能会将所有能量传递给电子，并停止存在；
- 电子可以离开原子，动能等于伽马射线的能量减去轨道结合能；
- 当电子离开原子时，会形成一个正离子；
- 电子被称为光电子；
- 光电子可以引起进一步的电离；
- 当轨道空位被填补时，随后会发射X射线。
康普顿效应:
- 伽马射线可能会将部分能量传递给一个本质上是自由的价电子；** 产生散射的伽马射线；
- 有时称为康普顿散射；
- 产生一个正离子；
衰减是指辐射的吸收和散射。

章节回顾：伽马射线的衰减

狭窄伽马射线束的衰减随着吸收体厚度的增加、密度的增加和原子序数的增加而增加；
窄束伽马射线的衰减随着伽马射线能量的增加而减小；
窄束的衰减可以用一个公式来描述；
线性衰减系数定义为入射强度在吸收体单位距离内被吸收的比例；
线性衰减系数通常用 cm^-1 单位表示；
半值层是指吸收体需要达到的厚度才能使辐射束的强度减弱到原来的二分之一；
半值层 = (0.693) / (线性衰减系数)；
质量衰减系数由线性衰减系数除以吸收体的密度得到；
质量衰减系数通常用 cm² g^-1 单位表示。

章节回顾：气体充填探测器

气体充填探测器包括电离室、正比计数器和盖革计数器；
它们的工作原理是入射辐射使气体原子电离，产生的正离子和电子被电极收集；
离子对是指一个正离子和一个电子；
气体充填探测器的工作原理很大程度上取决于施加的直流电压的大小；
电离室的输出电压可以根据电离室的电容计算；
需要一个非常灵敏的放大器来测量电离室产生的电压脉冲；
电离室中的气体通常是空气；
电离室通常用于测量辐射照射量（在一种称为照射计的设备中）和放射性（在一种称为同位素校准器的设备中）；
在正比计数器中收集的总电荷可能高达辐射最初产生的电荷的 1000 倍；
在盖革计数器中，初始电离会触发气体完全击穿；
盖革计数器中的气体通常是惰性气体；
必须通过一个称为猝灭的过程来停止气体击穿，以便为盖革计数器准备一个新的事件；
两种类型的猝灭是可能的：电子猝灭和使用猝灭气体；
盖革计数器会受到死时间的影响，这是一种在气体击穿后一小段时间内计数器不工作的时间；
可以使用一个公式从实际计数率和死时间确定真实计数率；
盖革计数器中施加的直流电压的值至关重要，但不需要很高的稳定性。

章节回顾：闪烁探测器

NaI(Tl) 是一种闪烁晶体，广泛应用于核医学；
该晶体与光电倍增管耦合，以产生一个代表辐射在晶体中沉积的能量的电压脉冲；
需要一个非常灵敏的放大器来测量这些电压脉冲；
电压脉冲的幅度范围取决于辐射与晶体的相互作用方式，即脉冲形成一个光谱，其形状取决于所涉及的相互作用机制，例如用于体内核医学的中能伽马射线：康普顿效应和光电效应；
中能单能伽马射线发射体的伽马射线能量谱（简单地）由康普顿散射和光峰组成；
脉冲高度分析用于区分电压脉冲的幅度；
脉冲高度分析仪 (PHA) 由下限鉴别器（通过其设置阈值的电压脉冲）和上限鉴别器（通过低于其设置阈值的电压脉冲）组成；
结果是可变宽度的窗口，可以放置在光谱的任何位置，或用于扫描光谱；
单道分析仪 (SCA) 由带有计数器和计数率计的单个 PHA 组成；
多道分析仪 (MCA) 是一种由计算机控制的设备，可以同时从多个窗口获取数据。

章节回顾：核医学成像系统

伽马相机由一个直径大（25-40 厘米）的 NaI(Tl) 晶体组成，厚度约为 1 厘米；
该晶体由 37-91 个光电倍增管组成的阵列观察；
光电倍增管的信号由位置电路处理，位置电路产生 +/- X 和 +/- Y 信号；
这些位置信号相加形成Z 信号，Z 信号被送入脉冲高度分析仪；
+/- X、+/- Y 和鉴别后的 Z 信号被送入计算机进行数字图像处理；
准直器用于提高伽马相机的空间分辨率；
准直器通常由一块 Pb 板组成，该 Pb 板包含大量的小孔；
最常见的类型是平行多孔准直器；
分辨率最高的区域直接位于准直器前方；
平行孔准直器在孔数、孔径、每个孔的长度和隔板厚度方面有所不同，这些因素的组合会影响成像系统的灵敏度和空间分辨率；
其他类型包括发散孔准直器（产生缩小的图像）、会聚孔准直器（产生放大的图像）和针孔准直器（产生放大的倒置图像）；
用伽马相机进行的传统成像被称为平面成像，即二维图像描绘三维物体，给出重叠的细节，没有深度信息；
单光子发射计算机断层扫描 (SPECT) 产生人体切片的图像；
SPECT 使用伽马相机在患者周围的一系列角度记录图像；
所得数据可以使用滤波反投影和迭代重建进行处理；
SPECT 伽马相机可以有一个、两个或三个相机头；
正电子发射断层扫描 (PET) 也产生人体切片的图像；
PET 利用正电子湮灭过程，在该过程中产生两个背对背的 0.51 MeV 伽马射线；
如果检测到这些伽马射线，它们的来源将位于环绕患者的检测器环的两个检测器连接的直线上；
飞行时间方法可用于定位其来源；
PET 系统需要现场或附近的回旋加速器来产生短寿命的放射性同位素，例如 C-11、N-13、O-15 和 F-18。

章节回顾：放射性同位素的生产

天然存在的放射性同位素通常具有很长的半衰期，属于相对重的元素，因此不适合用于医学诊断；
医学诊断放射性同位素通常是人工生产的；
可以利用裂变过程，以便可以从裂变产物中化学分离出感兴趣的放射性同位素；
回旋加速器可用于将带电粒子加速到高能量，使其与要活化的物质的目标碰撞；
放射性同位素发生器通常用于医院生产短寿命的放射性同位素；
锝-99m发生器由一个包含 Mo-99 的氧化铝柱组成，Mo-99 衰变为 Tc-99m；
生理盐水通过发生器洗脱 Tc-99m，所得溶液称为锝酸钠；
正压发生器和负压发生器都在使用；
当使用 Tc-99m 发生器时，需要同位素校准器来确定用于制备患者剂量的活度，并测试收集到的溶液中是否存在 Mo-99。

练习题

1. 从核稳定曲线角度讨论放射性衰变过程。

2. 详细描述四种常见的放射性衰变形式。

3. 给出表示放射性衰变定律的方程式，并解释其每个项的含义。

4. 定义以下各项

(a) 半衰期；

(b) 衰变常数；

(c) 贝可勒尔。

5. 一个放射性物质样品的活度为 100 kBq。82 天后再次测量其放射性，发现其活度为 15 kBq。计算

(a) 半衰期；

(b) 衰变常数。

6. 定义以下每个辐射单位

(a) 伦琴；

(b) 贝可勒尔；

(c) 戈瑞。

7. 估计一个 100 MBq 放射性源在 1 米处的照射率，该源的比伽马射线常数在 1 厘米处为 50 mR 每小时每 MBq。

8. 简要描述气体充填辐射探测器的工作基本原理。

9. 使用图表说明气体充填辐射探测器的电压脉冲幅度如何随施加电压变化，并在图表上标识与电离室和盖革计数器工作相关的区域。

10. 描述闪烁光谱仪的构造和工作原理。

11. 基于伽马射线与闪烁晶体的相互作用方式，讨论使用闪烁光谱仪获得的单能中能伽马射线发射体能量谱的组成部分。

12. 描述伽马相机的构造和工作原理。

13. 比较三种可与伽马相机一起使用的准直器的特征。