章節回顧：原子與核結構

原子由兩個部分組成——原子核（帶正電）和電子雲（帶負電）；
原子核的半徑大約是原子的10,000倍；
原子核可以包含兩種粒子——中子（不帶電）和質子（帶正電）——統稱為核子；
質子的質量與中子的質量大致相等——大約是電子的1,840倍；
在孤立的原子中，質子的數量等於電子的數量；
原子序數指定原子核中質子的數量；
質量數指定原子核中核子的數量；
元素的同位素具有相同的原子序數，但質量數不同；
同位素透過指定元素的化學符號，在其前面加上上標表示質量數，下標表示原子序數來分類；
原子質量單位定義為碳穩定、最常見同位素（即C-12）質量的1/12；
結合能是將核子結合在原子核中所需的能量，用電子伏特（eV）測量；
為了抵消質子數量增加時靜電排斥力的增加，中子的數量增加得更快——產生了核穩定性曲線；
大約有100種元素的2450種同位素，不穩定的同位素位於核穩定性曲線的上方或下方；
不穩定的同位素試圖透過分裂成碎片（裂變）或發射粒子/能量（放射性）來達到穩定性曲線；
不穩定同位素 <=> 放射性同位素 <=> 放射性核素 <=> 放射性核素；
在大約2450種同位素中，大約300種存在於自然界中——其餘的都是人工產生的。

章節回顧：放射性衰變

裂變：一些重原子核透過分裂成2或3個碎片以及一些中子而衰變。這些碎片形成新的原子核，通常是放射性的；
α衰變：兩個質子和兩個中子一起離開原子核，形成一個稱為α粒子的組合；
α粒子是一個He-4原子核；
β衰變——電子發射：某些原子核中中子過剩，可能會透過將一箇中子轉化為一個質子併發射一個β負粒子來達到穩定性；
β負粒子是一個電子；
β衰變——正電子發射：當原子核中質子數量過多時，原子核可能會透過將一個質子轉化為一箇中子併發射一個β正粒子來達到穩定性；
β正粒子是一個正電子；
正電子與電子湮滅，產生兩個背靠背的伽馬射線；
β衰變——電子俘獲：一個內層軌道電子被吸引到原子核中，在那裡與一個質子結合形成一箇中子；
電子俘獲也稱為K俘獲；
電子俘獲後，激發的原子核可能會發射一些伽馬射線。此外，當空的電子位置被填補時，會發射一個X射線；
γ衰變——異構體躍遷：處於激發態的原子核可能會透過發射一個伽馬射線來達到其基態；
伽馬射線是一種高能電磁光子；
γ衰變——內轉換：處於激發態的原子核的激發能傳遞給一個原子電子。

章節回顧：放射性衰變定律

放射性衰變定律的方程形式；
放射性是指單位時間內發生的放射性衰變次數；
衰變常數定義為單位時間內衰變的初始放射性核數的比例；
半衰期：樣品中放射性核數減少一半所需的時間；
半衰期 = (0.693)/(衰變常數)；
放射性的SI單位是貝克勒爾（Bq）
1 Bq = 每秒發生一次放射性衰變；
放射性的傳統單位是居里（Ci）；
1 Ci = 每秒發生3.7 x 10¹⁰次放射性衰變。

= 章節回顧：輻射測量單位 =

照射量表示X射線或伽馬射線束的強度；
照射量的SI單位是庫侖每千克（C/kg）；
1 C/kg = X射線或伽馬射線的數量，使與之相關的電子在標準狀況下每千克空氣中產生的電荷量為1庫侖；
照射量的傳統單位是倫琴（R）；
1 R = X射線或伽馬射線的數量，使與之相關的電子在標準狀況下每千克空氣中產生的電荷量為2.58 x 10^-4庫侖；
照射量率是指單位時間內的照射量，例如C/kg/s；
吸收劑量是指吸收物質的單位質量吸收的輻射能量；
吸收劑量的SI單位是戈瑞（Gy）；
1 Gy = 每千克物質吸收1焦耳的輻射能量；
吸收劑量的傳統單位是拉德（rad）；
1 rad = 每千克物質吸收10^-2焦耳的輻射能量；
特定伽馬射線常數表示放射性核素發出的伽馬射線產生的照射量率；
特定伽馬射線常數的SI單位為C/kg/s/Bq，在1米處；
來自X射線或伽馬射線源的照射量遵循平方反比定律，並隨距源距離的平方而減小。

章節回顧：輻射與物質的相互作用

α粒子:
- 對它們經過的原子外層軌道電子產生相當大的靜電吸引力，並引起電離；
- 沿直線運動——除了與路徑中原子的原子核發生罕見的直接碰撞；
- 能量總是離散的。
β負粒子:
- 在穿過物質時被原子核吸引，被電子雲排斥，並引起電離；
- 路徑曲折；
- 具有能量範圍；
- 能量範圍是由於發射了兩個粒子——β粒子與中微子。
伽馬射線:
- 能量總是離散的；
- 與物質有許多相互作用方式；
- 對核醫學成像（以及放射照相）至關重要的相互作用是光電效應和康普頓效應。
光電效應:
- 當伽馬射線與軌道電子碰撞時，它可能會將所有能量傳遞給電子，並停止存在；
- 電子可以離開原子，動能等於伽馬射線的能量減去軌道結合能；
- 當電子離開原子時，會形成一個正離子；
- 電子被稱為光電子；
- 光電子可以引起進一步的電離；
- 當軌道空位被填補時，隨後會發射X射線。
康普頓效應:
- 伽馬射線可能會將部分能量傳遞給一個本質上是自由的價電子；** 產生散射的伽馬射線；
- 有時稱為康普頓散射；
- 產生一個正離子；
衰減是指輻射的吸收和散射。

章節回顧：伽馬射線的衰減

狹窄伽馬射線束的衰減隨著吸收體厚度的增加、密度的增加和原子序數的增加而增加；
窄束伽馬射線的衰減隨著伽馬射線能量的增加而減小；
窄束的衰減可以用一個公式來描述；
線性衰減係數定義為入射強度在吸收體單位距離內被吸收的比例；
線性衰減係數通常用 cm^-1 單位表示；
半值層是指吸收體需要達到的厚度才能使輻射束的強度減弱到原來的二分之一；
半值層 = (0.693) / (線性衰減係數)；
質量衰減係數由線性衰減係數除以吸收體的密度得到；
質量衰減係數通常用 cm² g^-1 單位表示。

章節回顧：氣體充填探測器

氣體充填探測器包括電離室、正比計數器和蓋革計數器；
它們的工作原理是入射輻射使氣體原子電離，產生的正離子和電子被電極收集；
離子對是指一個正離子和一個電子；
氣體充填探測器的工作原理很大程度上取決於施加的直流電壓的大小；
電離室的輸出電壓可以根據電離室的電容計算；
需要一個非常靈敏的放大器來測量電離室產生的電壓脈衝；
電離室中的氣體通常是空氣；
電離室通常用於測量輻射照射量（在一種稱為照射計的裝置中）和放射性（在一種稱為同位素校準器的裝置中）；
在正比計數器中收集的總電荷可能高達輻射最初產生的電荷的 1000 倍；
在蓋革計數器中，初始電離會觸發氣體完全擊穿；
蓋革計數器中的氣體通常是惰性氣體；
必須透過一個稱為猝滅的過程來停止氣體擊穿，以便為蓋革計數器準備一個新的事件；
兩種型別的猝滅是可能的：電子猝滅和使用猝滅氣體；
蓋革計數器會受到死時間的影響，這是一種在氣體擊穿後一小段時間內計數器不工作的時間；
可以使用一個公式從實際計數率和死時間確定真實計數率；
蓋革計數器中施加的直流電壓的值至關重要，但不需要很高的穩定性。

章節回顧：閃爍探測器

NaI(Tl) 是一種閃爍晶體，廣泛應用於核醫學；
該晶體與光電倍增管耦合，以產生一個代表輻射在晶體中沉積的能量的電壓脈衝；
需要一個非常靈敏的放大器來測量這些電壓脈衝；
電壓脈衝的幅度範圍取決於輻射與晶體的相互作用方式，即脈衝形成一個光譜，其形狀取決於所涉及的相互作用機制，例如用於體核心醫學的中能伽馬射線：康普頓效應和光電效應；
中能單能伽馬射線發射體的伽馬射線能量譜（簡單地）由康普頓散射和光峰組成；
脈衝高度分析用於區分電壓脈衝的幅度；
脈衝高度分析儀 (PHA) 由下限鑑別器（透過其設定閾值的電壓脈衝）和上限鑑別器（透過低於其設定閾值的電壓脈衝）組成；
結果是可變寬度的視窗，可以放置在光譜的任何位置，或用於掃描光譜；
單道分析儀 (SCA) 由帶有計數器和計數率計的單個 PHA 組成；
多道分析儀 (MCA) 是一種由計算機控制的裝置，可以同時從多個視窗獲取資料。

章節回顧：核醫學成像系統

伽馬相機由一個直徑大（25-40 釐米）的 NaI(Tl) 晶體組成，厚度約為 1 釐米；
該晶體由 37-91 個光電倍增管組成的陣列觀察；
光電倍增管的訊號由位置電路處理，位置電路產生 +/- X 和 +/- Y 訊號；
這些位置訊號相加形成Z 訊號，Z 訊號被送入脈衝高度分析儀；
+/- X、+/- Y 和鑑別後的 Z 訊號被送入計算機進行數字影像處理；
準直器用於提高伽馬相機的空間解析度；
準直器通常由一塊 Pb 板組成，該 Pb 板包含大量的小孔；
最常見的型別是平行多孔準直器；
解析度最高的區域直接位於準直器前方；
平行孔準直器在孔數、孔徑、每個孔的長度和隔板厚度方面有所不同，這些因素的組合會影響成像系統的靈敏度和空間解析度；
其他型別包括發散孔準直器（產生縮小的影像）、會聚孔準直器（產生放大的影像）和針孔準直器（產生放大的倒置影像）；
用伽馬相機進行的傳統成像被稱為平面成像，即二維影像描繪三維物體，給出重疊的細節，沒有深度資訊；
單光子發射計算機斷層掃描 (SPECT) 產生人體切片的影像；
SPECT 使用伽馬相機在患者周圍的一系列角度記錄影像；
所得資料可以使用濾波反投影和迭代重建進行處理；
SPECT 伽馬相機可以有一個、兩個或三個相機頭；
正電子發射斷層掃描 (PET) 也產生人體切片的影像；
PET 利用正電子湮滅過程，在該過程中產生兩個背對背的 0.51 MeV 伽馬射線；
如果檢測到這些伽馬射線，它們的來源將位於環繞患者的檢測器環的兩個檢測器連線的直線上；
飛行時間方法可用於定位其來源；
PET 系統需要現場或附近的迴旋加速器來產生短壽命的放射性同位素，例如 C-11、N-13、O-15 和 F-18。

章節回顧：放射性同位素的生產

天然存在的放射性同位素通常具有很長的半衰期，屬於相對重的元素，因此不適合用於醫學診斷；
醫學診斷放射性同位素通常是人工生產的；
可以利用裂變過程，以便可以從裂變產物中化學分離出感興趣的放射性同位素；
迴旋加速器可用於將帶電粒子加速到高能量，使其與要活化的物質的目標碰撞；
放射性同位素發生器通常用於醫院生產短壽命的放射性同位素；
鎝-99m發生器由一個包含 Mo-99 的氧化鋁柱組成，Mo-99 衰變為 Tc-99m；
生理鹽水透過發生器洗脫 Tc-99m，所得溶液稱為鎝酸鈉；
正壓發生器和負壓發生器都在使用；
當使用 Tc-99m 發生器時，需要同位素校準器來確定用於製備患者劑量的活度，並測試收集到的溶液中是否存在 Mo-99。

練習題

1. 從核穩定曲線角度討論放射性衰變過程。

2. 詳細描述四種常見的放射性衰變形式。

3. 給出表示放射性衰變定律的方程式，並解釋其每個項的含義。

4. 定義以下各項

(a) 半衰期；

(b) 衰變常數；

(c) 貝可勒爾。

5. 一個放射性物質樣品的活度為 100 kBq。82 天后再次測量其放射性，發現其活度為 15 kBq。計算

(a) 半衰期；

(b) 衰變常數。

6. 定義以下每個輻射單位

(a) 倫琴；

(b) 貝可勒爾；

(c) 戈瑞。

7. 估計一個 100 MBq 放射性源在 1 米處的照射率，該源的比伽馬射線常數在 1 釐米處為 50 mR 每小時每 MBq。

8. 簡要描述氣體充填輻射探測器的工作基本原理。

9. 使用圖表說明氣體充填輻射探測器的電壓脈衝幅度如何隨施加電壓變化，並在圖表上標識與電離室和蓋革計數器工作相關的區域。

10. 描述閃爍光譜儀的構造和工作原理。

11. 基於伽馬射線與閃爍晶體的相互作用方式，討論使用閃爍光譜儀獲得的單能中能伽馬射線發射體能量譜的組成部分。

12. 描述伽馬相機的構造和工作原理。

13. 比較三種可與伽馬相機一起使用的準直器的特徵。