7주차

Gamma camera의 구성과 기능

2) Scintillator collimator를 통과한 x, r선을 흡수하여 형광체의 발광에 의하여 빛 에너지로 변환, P-M Tube로 전달해주는 역할

(1) Crystal scintillator (2) liquid scintillator : 저 에너지 β선 측정 14C(156KeV), 3H(18KeV), 35S(168KeV), 22Na, 63Ni (3) Plastic scintillator : α, β선의 분광 및 계수측정, 중성자, r계수를 측정 (1) Crystal scintillator ① Organic scintillator (유기형광체) C10H8(naphtalene) : 4470Å , C14H10(anthracene) : 4400Å , C14H12(stilbene) : 4100Å ② Inorganic scintillator(무기형광체) NaI(Tl): 410 -420nm , CsI(Tl): 420-570, CsF, CsI(Na), ZnS(Ag): 450, LiI(Eu): 440-450, Bi4Ge3O12

☺ NaI(Tl)의 Thallium을 사용하는 이유 => 여기작용을 촉진시켜 형광효율을 증가(약1% 미만)

☺ 형광체의 구비조건 - 발생되는 빛의 파장이 P-Mtube내의 photocathode(광음극)의 파장 특성과 일치해야 한다. - 형광발생효율이 높고 균일 - 형광 소멸시간이 짧아야 한다 (10-9sec) => 분해능 향상 - 외부 가시광선으로부터 차단되어야 한다. - 가능하면 직경을 크게 한다. - BKC에 대한 감도가 낮아야 한다.

☺ NaI(Tl)형광체가 많이 사용되는 이유 - r, x선의 흡수율이 높다. - 형광 발생률, 빛 전달률이 좋다. - 형광체에 흡수된 에너지 선별을 위한 계수가 가능 - 원자번호(53), 밀도(3.63g/cm3 )가 높다.

☺ 단점 - 기계적 충격이나 갑작스런 온도변화에 쉽게 파손. - 습기를 흡수하는 성질(조해성) - 가격이 비싸다.

(2) liquid scintillator 구성 - solvent(용매) : toluene, xylene, + fluorescent material - 제1형광 물질 : 방사선의 에너지를 빛 에너지로 변환. PPO: 380nm, BBOT: 430nm, PBO:370nm - 제2형광 물질 : 제1용질에서 발생된 빛을 P-M tube의 photocathode로 이동하는 역할. POPOP => 온도에 민감하며 thermal noise발생우려가 있어 낮은 온도(약 -8℃)에서 측정 (3) Plastic scintillator - stylen or vinyl toluene 속에 phenly을 용해시켜서 굳힌 것 - 가공이 용이하여 두께나 크기를 임의적으로 택할 수 있다. - 잔광 소멸시간이 짧아 빠른 계측이 용이.

☺ 고유 분해능을 결정하는 요소 광도관( light pipe)의 특성, P-M TUBE의 효율, 입사광자 에너지, crystal의 특성(두께)

두꺼운 신틸레이터는 고 에너지 r선 검출효율 증가, compton산란 현상에 의해 영상

분해능 저하

3) Light pipe(광관)

신틸레이터에서 발생된 빛을 광전자 증배관으로 전달

3-4cm의 두께로 glass, quartz, lucite, silicon oil, mineral oil등

가능한 얇고, 빛의 발생이나 흡수가 없어야 한다.

4) Photomultiplier tube(광전자증배관)

빛에지를 전자로 변환하여 증배시켜 전기적인 신호로 바꿔 출력 해주는 역할

구성 : photocathode, dynode, anode

(1) photocathode

- 빛 에너지를 전자로 바꿔주는 역할

- 표면에 cesium과 antimony의 합금으로 도색(발생효율↑)

(2) dynode

- photocathode에서 발생된 전자수를 증대

- 6~16개로 구성 => 1개 전자가 105~108로 증배

- 금속판으로 구성( 전자를 잘 방출하기 위해)

(3) anode

발생된 전자를 전기적인 신호(signal)로 바꿔주는 역할

Scintillation crystal

자료: 고창순 핵의학(고려의학)

Photomultipier tube

자료: 고창순 핵의학(고려의학)

반도체검출기

자료: 고창순 핵의학(고려의학)

광다이오드

자료: 고창순 핵의학(고려의학)

5) Preamplifier(전치증폭기)

- P-M tube의 양극에서 출력된 신호(signal)를 증폭

- P-M tube와 amplifier사이에서의 전기impedence를 조화 시켜준다( 에너지손실을 없애줌)

- Amplifier에 적당한 신호 형태로 만들어 주는 역할

6) Amplifier(증폭기)

- 분해시간을 단축시킬 수 있도록 plus의 형태를 만든다.

- 파고분석기로 보내기 전 plus의 gain을 증가 시킨다.

- signal / noise비를 증가

- 형광체에서 발생된 빛 에너지가 pulse height사이의 비례관계를 유지하기 위해

signal gain을 일정하게 유지

7) Pulse height analyzer( 파고 분석기)

증폭기에서 출력된 pulse중 어떤 선정된 범위내의 pulse만을 측정하여 산란선이나 불필요한

에너지의 pluse등과 같은 background를 방지.

ULD(upper level discriminator)

LLD(lower level discriminator)

Single channel

Multi channel

반치폭 에너지

광절정 에너지

BK SC PEK

Com edge

Photo peak