湮沒輻射

β+粒子通過物質時與核外電子相互作用，消耗能量而相互結合，同時轉化為兩個方向相反、能量各為0.511MeV的光子而自身消失，此過程稱為湮沒輻射。

例如：當用能量大於1. 022MeV的Y射源(例如鈷60)照射煤樣時.可產生能量等於入射Y射線總能量的正負電子對。正電子在與電子和離子碰撞時將很快失去其大部分能量，並在與電子碰撞後產生湮沒.正電子和負電子在消失時，將出現能量各為0. 511MeV而方向和反的兩束Y射線。這就是所謂的“湮沒輻射”。

基本介紹

• 中文名：湮沒輻射
• 外文名：annihilation radiation
• 套用：CT探測

介紹

湮沒輻射(annihilation radiation)：當一種粒子與其反粒子相互作用並且終止各自的存在而產生的電離輻射。β+粒子的平均壽命只有10^-9 S，它與物質相互作用並完全耗盡其動能前，與物質中的自由電子（e－）結合，正負兩個電子的靜止質量轉化為兩個方向相反、能量各為0.511MeV的γ光子而自身消失，這一過程稱為湮沒輻射。正電子發射CT的探測原理就是利用湮沒輻射事件發生兩個方向互為相反的γ光子，並通過符合電路對這一事件進行空間定位。

成像技術

放射性核素示蹤

正電子於1934年發現,它的性質與電子相同,帶一個正電荷,有一定的能量和射程。在醫學中套用最廣泛的正電子放射性核素是18F、15O、13N、11C。這些放射性核素是由回旋加速器生產,它們是缺中子的,在衰變過程中發生質子、中子的相互轉化,同時放出β+粒子。β+粒子叫正電子。正電子從衰變核中得到能量，具有動能,其能譜與β -粒子類同。具有動能的正電子與周圍物質中的電子相互作用,損失能量,其過程非常短暫，最後，正電子與負電子相互結合、消失、形成能量相同(511keV),方向相反的兩個γ光子,稱湮沒輻射(圖1)。將發射正電子的放射性核素標記在示蹤化合物上,再注射到研究對象體內,這些示蹤化合物就可以在活體內示蹤其生理和生化過程,以達到研究人體病理和生理過程的目的。

湮沒輻射及其探測

正電子發射體的放射性核素在組織或臟器中的分布是不能直接通過測定電子來達到的。這一方面是因為電子在物質中射程短,不足以穿過較厚的組織和臟器;另一方面是正電子只能瞬態存在。測定正電子的基本方法是測量湮沒輻射產生的γ光子。

湮沒輻射的γ光子與單光子有不同的特點,在正電子成像儀器中,對射線的限束不採用機械準直,而採用電子準直(Electrical Colli-mation)。在普通核素顯像中,從人體內發射出的單光子Y射線，向四面八方發射，閃爍點的空間位置由幾何準直確定。幾何準直是在探頭前面加一個鉛制的機械準直器，用以限制Y射線的方向和範圍。在正電子成像儀器中，由於湮沒輻射產生的兩個Y光子是在同一直線上，且方向相反，我們可以利用這一特性來確定Y射線的方向和範圍。符合探測的兩個探頭成180。排列，湮沒輻射的兩個Y光子只有在兩個探頭所形成的立體角內才能被探測，在兩個探頭視野之外的湮沒輻射則不能被探測。這種利用湮沒輻射和兩個相對探頭來確定閃爍點位置的方法稱電子準直。在PET探測系統中除了電子準直外，還有符合探測線路。符合探測線路與單道分析器中的反符合正相反，它要求進入探頭的兩個Y光子是同時到達的，否則就不予接受，因而排除了一些非符合光子的進入。這種測量湮沒輻射的線路在PET中被廣泛套用。

套用

用湮沒輻射法可以測量煤的灰份。按反散射法(這時，射源與檢測器都設定在煤樣的同一側)，對湮沒輻射和康普頓散射同時進行測量，就可得出煤樣的灰分含量。大量測試結果表明，這種方法的均方差僅為0. 40%-1.37%。

採用電子對湮沒輻射法測量煤的灰分，具有下列三大優點：(1)原子序數高的灰成分(如鐵和鈣等)對測量精度無影響；（2）煤的水分對測量結果也很少影響;(3)射源能量強，穿透深度大。因而。特別適用於火電廠燃用煤種多變的實際情況。