《核医学活化分析》课件.ppt
活活 化化 分分 析析概概述述：中中子子活活化化分分析析技技术术是是Hevesy于于1936年年首首先先开开发发的的。他他使使用用的的是是Ra-Be中中子子源源。1970年年以以来来，我我国国也也开开展展了了中中子子活活化化分分析析的的应用研究。应用研究。基本原理：基本原理：所谓的活化分析就是用粒子束（射线）所谓的活化分析就是用粒子束（射线）来照射靶样品，使其中待测稳定性核素发生来照射靶样品，使其中待测稳定性核素发生核反应，转变为放射性核素，这些放射性核核反应，转变为放射性核素，这些放射性核素各具有一定的半衰期，并具有固定能量的素各具有一定的半衰期，并具有固定能量的特征特征射线或其它射线，测量其衰变放出射线射线或其它射线，测量其衰变放出射线的能量和活度，就可确定样品中各元素的种的能量和活度，就可确定样品中各元素的种类和活度，从而求得靶元素的量。类和活度，从而求得靶元素的量。活化分析的核反应类型活化分析的核反应类型中子活化分析系中子与原子核发生的核反应，中子活化分析系中子与原子核发生的核反应，一般可分为四种类型：一般可分为四种类型：(n)型型:用中子轰击靶核素，中子被原子核俘用中子轰击靶核素，中子被原子核俘获产生一个处于激发态的复合核，在极短的时获产生一个处于激发态的复合核，在极短的时间内复核核放出间内复核核放出光子光子.例如：例如：3416S(n)3516S，它是最常用的类型。，它是最常用的类型。另外还有另外还有(n )、(n p)、(n f)三种类型。三种类型。实验操作步骤实验操作步骤生物材料（指人或动物的组织、器官或体液）中的中子活化分生物材料（指人或动物的组织、器官或体液）中的中子活化分析全过程如图：析全过程如图：取样取样样品和标准品制备样品和标准品制备辐照容器封装辐照容器封装辐照辐照化学分离法化学分离法溶样溶样加载体加载体化学分离化学分离(测回收率测回收率)放射性测量放射性测量非破坏法非破坏法 通过放射性测量最后算出元素含量。通过放射性测量最后算出元素含量。活化分析的主要优点：活化分析的主要优点：1、灵敏度高。对大部分元素的探测极限是、灵敏度高。对大部分元素的探测极限是10-9克左右。克左右。2、没有试剂污染。中子活化分析允许样品辐照加入、没有试剂污染。中子活化分析允许样品辐照加入非放射性试剂，回为目的元素已经是放射性了。非放射性试剂，回为目的元素已经是放射性了。3、可进行非破坏性分析。样品辐照后，目的元素和、可进行非破坏性分析。样品辐照后，目的元素和共存元素所生成的核素有明显的差异情况下，可进行共存元素所生成的核素有明显的差异情况下，可进行非破坏中子活化分析。非破坏中子活化分析。4、可同时测定一个样品中的几种到几十种元素。除、可同时测定一个样品中的几种到几十种元素。除轻元素和重元素外，周期表中的轻元素和重元素外，周期表中的Na以上的所有元素都以上的所有元素都可进行活化分析。可进行活化分析。活化分析的主要缺点：活化分析的主要缺点：1、精精确确度度低低。分分析析样样品品和和标标样样辐辐照照、化化学学分分离离、测测量量的的几几何何位位置置，放放射射统统计计等等的的误误差差，导导致致了了总总误误差差约约10%，控制到百分之十内是比较困难的。，控制到百分之十内是比较困难的。2、干干扰扰反反应应。因因有有副副反反应应，在在反反应应堆堆辐辐照照时时除除产产生（生（n,r）反应外还有（）反应外还有（n,p）和（）和（n,a）反应。）反应。3、方方法法不不易易普普及及，且且只只能能测测定定元元素素的的量量，不不能能测测定化合物的量和结构。定化合物的量和结构。活化分析主要设备类型活化分析主要设备类型1，原子反应堆原子反应堆2，中子高压倍加器中子高压倍加器3，用加速器加速粒子轰击靶核产生复合核用加速器加速粒子轰击靶核产生复合核4，辐射中子源辐射中子源反应堆：反应堆：一一种种使使裂裂变变物物质质（235U或或 239PU）的的原原子子核核发发生自持链式裂变反应的装置（放出能量和中子）。生自持链式裂变反应的装置（放出能量和中子）。1942年（年（E.FEIMI）建成世界上第一个反应堆。）建成世界上第一个反应堆。现代堆类分型：现代堆类分型：按结构分为：均匀堆和非均匀堆按结构分为：均匀堆和非均匀堆 按燃料类型分为：天然铀堆和浓缩铀堆按燃料类型分为：天然铀堆和浓缩铀堆 按中子能量分为：快中子堆和慢中子堆按中子能量分为：快中子堆和慢中子堆 按按用用途途分分为为：研研究究堆堆，试试验验堆堆，动动力力堆堆和和增增埴堆埴堆 我我国国现现在在已已有有脉脉冲冲堆堆(成成都都)，它它 是是用用独独特特的的铀铀氢氢锆锆材材料料作作燃燃料料元元件件的的多多功功能能小小型型池池式式核核反反应应堆堆，它它的的堆堆芯芯紧紧凑凑，结结构构简简单单，安安全全保保障障设设施施要要求求较较低低，大大大大减减少少了了建建造造和和运运用用费用。费用。脉脉冲冲反反应应堆堆不不仅仅能能进进行行稳稳态态运运行行，还还能能进进行行独独特特的的脉脉冲冲运运行行，即即在在约约秒秒的的时时间间内内把把脉脉冲冲棒棒弹弹出出堆堆芯芯，从从而而使使堆堆功功率率及及中中子子通通量量密密度度瞬瞬间间达达到到稳稳定定状状态态额额定定值值的的数数千千倍倍，之之后后又又自自动动恢恢复复正正常常运运行行。这这样样就就扩扩展展了了反反应应堆堆的的功功能能和和应应用用范范围围。它它广广泛泛运运用用于于同同位位素素生生产产、中中子子活活化化分分析析、中中子子照照相相及及教学、科研等方面。教学、科研等方面。脉冲堆若用于发电，可大幅度降低成本，脉冲堆若用于发电，可大幅度降低成本，具有广阔的商业化前安全性能很高。具有广阔的商业化前安全性能很高。这标志着中国继美国之后，已成为世这标志着中国继美国之后，已成为世界上第二个能设计与建造这种新堆型的界上第二个能设计与建造这种新堆型的国家。国家。深圳大学为研究用微型堆，中子通量深圳大学为研究用微型堆，中子通量1012中子数中子数/秒秒.平方厘米。平方厘米。控制棒控制棒圆形管道圆形管道热交换器热交换器加压泵加压泵汽轮机汽轮机冷凝器冷凝器屏蔽层屏蔽层铀棒铀棒中子反射层中子反射层核反应堆的构造示意图核反应堆的构造示意图常用的中子源常用的中子源 1,镭镭-铍中子源铍中子源(n)：将发射将发射粒子的粒子的226Ra粉末与粉末与Be粉末粉末按一定比例混合，紧密的封装在容器内，按一定比例混合，紧密的封装在容器内，粒子轰击粒子轰击Be原子核将产生中子。原子核将产生中子。特点：体积小，易携带，使用方便，特点：体积小，易携带，使用方便，成本低，制备方便易推广。成本低，制备方便易推广。2,自发裂变中子源：自发裂变中子源：锎锎252Cf，体积更小、衰变热低，中子输，体积更小、衰变热低，中子输出量高（出量高（2.311012中子中子/秒），秒），252Cf每衰变一每衰变一次平均可产生次平均可产生3.76个中子，它的半衰期为个中子，它的半衰期为85年，是除反应堆、加速器外最强的辐射中子年，是除反应堆、加速器外最强的辐射中子源。源。但它价格昂贵，一般但它价格昂贵，一般100兆瓦的反应堆照兆瓦的反应堆照射射239pu两年才能生产几十毫克，从两年才能生产几十毫克，从239pu 到到252Cf需要吸收需要吸收13个中子，产额很低，它比黄个中子，产额很低，它比黄金还贵重。金还贵重。微量元素测量分析：多道微量元素测量分析：多道谱仪解谱分析谱仪解谱分析 绝绝对对测测量量：不不用用标标准准品品，直直接接将将有有关关核核素素的放射活度代入下式计算核素的量。的放射活度代入下式计算核素的量。D.AW=-Q.（6.023 EXP23）（1-e-0.693 t/T）D 放射性强度放射性强度 A 原子量原子量 Q 反应核素的丰度反应核素的丰度 粒子能量粒子能量相对测量：相对测量：最常用的方法最常用的方法 待测样品元素含量待测样品元素含量WX 待测样品中元素放射性待测样品中元素放射性AX-=-标准样品中所测核素含量标准样品中所测核素含量WS 标准样品中核素的放射性标准样品中核素的放射性AS质子激发质子激发线发射分析线发射分析 用用质质子子静静电电加加速速器器加加速速质质子子，然然后后轰轰击击靶靶原原子子，靶靶原原子子受受激激或或电电离离，退退激激时时将将多多余余的的能量以特征能量以特征线形式放出来。线形式放出来。不不同同的的靶靶原原子子放放出出的的特特征征线线谱谱不不同同，通通过过能谱分析求出核素的量。能谱分析求出核素的量。活化分析医学上的应用活化分析医学上的应用 研究元素代谢规律研究元素代谢规律 研究地方病研究地方病 基础医学研究。基础医学研究。
