放射性样品测量技术

第二章放射性样品测量技术

第一节放射性样品的测量

一、测量的一般目的

放射性测量一般是指对放射性核素（如示踪剂）发射的射线的强度和能量的测量。放射性样品测量是获得实验数据、求出样品放射性活度的必要手段。实验最终结果的精密度与可靠性，在很大程度上取决于样品放射性制备和测量仪器的选择和测量方法。所以，放射性样品的测量是核医学的重要组成部分。

二、测量的类型及其应用范围

（一）绝对测量

放射性测量方法有许多种,凡不需要借助中间手段或参考标准源（样品），直接测得放射性活度的一类测量，称为绝对测量（absolute counting）。主要方法有：量热法、固定立体角法、4π立体角法和符合法4种，但此类方法操作较复杂，校正因子较多。所以，在核医学的常规测量中很少使用，主要用于专门的计量工作，如标准源或校正源的测量，偶尔也用于特殊β样品的活度测定。

（二）相对测量

凡借助于某中间手段（某一标准装置或标准样品），获得样品放射性活度的测量，称为相对测量（relative counting）。生物医学中普遍采用这类测量方法。此类方法简便易行，一般测量所得的数据为计数率。计数率的比较只能在同样的条件下（如源和探测器之间的几何位置、探测器的工作电压，放大器的电子学参量等），以同一台仪器测量的、含同种放射性核素的样品间进行。在测量条件完全相同时，若需使用标准源，其强度、测量效率、源的形状、所含核素必须与待测样品一致。

在实验核医学中，放射性样品的相对测量又常按照实验目的或射线种类进行不同的分类。

1．按实验目的分类

（1）定性测量每种放射性核素衰变时发射的射线具有确定的能量，其能谱也是固定不变的。因此，可以通过分析射线的能谱曲线峰，以鉴别样品中放射性核素的种类，达到定性分析的目的。

（2）定位测量不同的放射性核素或放射性示踪剂，根据本身的特点，在机体内有其独特的分布和积聚规律，可利用放射性自显影的方法进行定位分析。

（3）定量测量或对样品的计数作校正，算出衰变率；或对样品作相对测量，算出样

品间的放射性活度比值；或给出样品放射性占总放射性的百分数。

2．按射线类型分类

（1）α射线测量在实验核医学研究中，α辐射体的放射性试剂应用较少。测量α射线时，实验中常利用气体电离室探测器、硫化锌闪烁晶体等探测样品中的α粒子的数量或用放射自显影术观察分析α粒子的径迹。

（2）β-射线测量3H、14C和35S为低能量β-辐射体；32P、90Sr则为能量较高的β-辐射体。这些核素在实验核医学中应用广泛。前者多用液体闪烁计数器进行测量；后者则用气体电离室探测器或固体闪烁体测量。但目前，32P可用液体闪烁计数器测量，β-粒子也可以用放射自显影定位观察。

（3）γ射线测量γ辐射体的核素也是核医学中常用的核素。可用气体探测器、半导体探测器或碘化钠（铊激活）晶体进行测量。

放射性样品的测量是核医学实验中关键的一步。因此，在进行实验之前，应根据使用的放射性核素的性质，选择测量方法和测量仪器。

第二节核探测仪器的选择及影响测量的因素

一、仪器的选择

核探测仪器是探测各种射线的核仪器，选择不同的核探测器，测量结果的精密度和探测效率都有很大的不同。核探测仪器是由核探测器和相应的电子路线组成的。近10多年来，随着电子技术的发展和微机的应用，测量仪器的运行控制、记录显示、数据处理更加自动化。探测效率及测量的精密度也有了相当的提高。尽管如此，仍应根据实验的具体条件、方法、目的及测量的要求等因素来选择测量仪器。此外，选择时还要考虑仪器的价格及使用效益。

目前大多数核医学实验室主要使用两种计数仪：液体闪烁计数器和固体闪烁计数器。随着放射免疫技术的出现和发展，γ闪烁计数器和自动放射免疫γ计数器已成为测量生物学活性物质的主要仪器。所以，实际工作中常根据所使用放射性核素的性质和生物样品的特性作如下选择:

(一)α计数

能够测量α射线的探测器种类很多，如果要求同时测量α射线的能量和计数，半导体探测器是一个理想的选择。许多情况下，放射性核素是已知的，α射线的能量也是已知的，此时，ZnS（Ag）闪烁体（薄层）组成的闪烁计数器是α计数的首选仪器。测量时需用薄层样品。优点是分辨时间短、本底低、探测效率高。薄端窗（0.5～1.0 mg／cm2）的G-M计数管（Geiger Müller counter）结构比较简单，探测效率低，可测量放射性活度高的样品。ZnS （Ag）闪烁体由于晶体的透明性不是很好，作为探测器使用能量分辨不是很好，现在已用液体闪烁计数器、面垒型硅半导体探测器与多道脉冲幅度分析器结合对α粒子的能谱进行分

析。

(二)β—-计数

根据β—辐射体发射的射线的能量不同，采用不同的测量仪器和方法。对于低能β—粒子采用液体闪烁计数器进行测量，如3H、14C用液体闪烁计数器测量时，探测效率可分别达到60％和90％。所以，尽管液闪测量中要求制样工艺复杂，但仍不失为测量低能β—粒子的最有效的方法。薄塑料闪烁体组成的闪烁计数器对β—样品的测量效率不及液体闪烁计数器的测量效率高，却明显高于端窗G-M计数管，其最大优点是对γ射线不灵敏、本底低，可用于能量不太低的固体β—-样品的测量。硅半导体探测器也能用干β—能谱分析。对于能量高和活度大的β—-粒子也可选用设备简单，使用方便的端窗式G-M计数管。

（三）γ计数

根据性能的要求和价格因素，对核医学中的γ射线测量，NaI（T1）闪烁计数器是首选的仪器。它的探测效率比G-M管高得多，一般为10％~20％。井型计数器效率更高，这除与γ射线能量有关外，计数的几何条件也起重要作用。NaI（TI）闪烁计数器的分辨时间在1.5 μs范围内，在计数率较低的情况下，不需要作漏计数校正。但它的本底计数正比于晶体的体积。测量低能γ射线时，采用体积较小的晶体可降低本底。需要进一步降低本底计数时，可加铅屏蔽，结合微分测量效果更好。G-M计数管和硅面垒型半导体探测器都对γ射线的探测效率低（约为l％）。

二、影响测量的因素

样品计数服从于统计规律，同时又受到许多因素的影响，在测量工作中应予重视，否则会影响测量结果的准确性。常见因素有：

（一）几何位置

几何位置是指样品与探测器的相对位置，在测量过程中，无论是绝对测量还是相对测量都要保证几何条件不变。在实际工作中常用的源有点源、面源和体源，其中以点源为最理想。它以360°立体角均匀地向周围发射射线。可是，进入探测器的只是与源相对应的立体角内的那部分射线。同时，它的计数率与距离平方成反比，所以要获得点源的衰变率，须做几何因子校正。虽然面源和体源的几何因子更复杂，通常仅采用相对计数法，只需与标准品的几何条件保持一致，就可不对几何因子进行校正。另外采用4π计数器，把待测样品置于探测器灵敏范围之内，也毋须对几何因子进行校正。可见，保证几何位置严格一致，是进行样品之间放射性活度比较的必要条件。应指出的是：采用井型探测器时，还须注意试管的直径和管壁厚度的一致性，否则会影响同体积样品在试管内的高度。

（二）测量系统

1．探测器的探测效率