核医学-活化分析指南课件.ppt

1、活活 化化 分分 析析概述：中子活化分析技术是概述：中子活化分析技术是Hevesy于于1936年年首先开发的。他使用的是首先开发的。他使用的是Ra-Be中子源。中子源。1970年以来，我国也开展了中子活化分析的年以来，我国也开展了中子活化分析的应用研究。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

2、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

3、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

4、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以上的所有元素以

5、上的所有元素都可进行活化分析。都可进行活化分析。活化分析的主要缺点：活化分析的主要缺点：1、精确度低。分析样品和标样辐照、化学分离、精确度低。分析样品和标样辐照、化学分离、测量的几何位置，放射统计等的误差，导致了总误差测量的几何位置，放射统计等的误差，导致了总误差约约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、干扰反应。因有副反应，在反应堆辐照时除产、干扰反应。因有副反应，在反应堆辐照时除产生（生（n,r）反应外还有（反应外还有（n,p）和（和（n,a）反应。反应。3、方法不易普及，且只能测定元素的量，不能测、方法不易普及，且只能测定元素的量，不能测定化合物的量和

6、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：一种使裂变物质（一种使裂变物质（235U或或 239PU）的原子核发的原子核发生自持链式裂变反应的装置（放出能量和中生自持链式裂变反应的装置（放出能量和中子）。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

7、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 按用途分为：研究堆，试验堆，动力堆和增按用途分为：研究堆，试验堆，动力堆和增埴堆埴堆 我国现在已有脉冲堆我国现在已有脉冲堆(成都成都)，它，它 是用独特是用独特的铀氢锆材料作燃料元件的多功能小型池式的铀氢锆材料作燃料元件的多功能小型池式核反应堆，它的堆芯紧凑，结构简单，安全核反应堆，它的堆芯紧凑，结构简单，安全保障设施要求较低，大大减少了建造和运用保障设施要求较低，大大减少了建造和运用费用。费用。脉冲反应堆不仅能进行稳态运行，还能进行脉冲反应堆不仅能进行稳态运行，还能进行独特的脉冲运行，即

8、在约秒的时间内把脉独特的脉冲运行，即在约秒的时间内把脉冲棒弹出堆芯，从而使堆功率及中子通量密度瞬冲棒弹出堆芯，从而使堆功率及中子通量密度瞬间达到稳定状态额定值的数千倍，之后又自动恢间达到稳定状态额定值的数千倍，之后又自动恢复正常运行。这样就扩展了反应堆的功能和应用复正常运行。这样就扩展了反应堆的功能和应用范围。它广泛运用于同位素生产、中子活化分析、范围。它广泛运用于同位素生产、中子活化分析、中子照相及教学、科研等方面。中子照相及教学、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

9、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，中子通深圳大学为研究用微型堆，中子通量量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

10、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每衰变每衰变一次平均可产生一次平均可产生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年，是除反应堆、加速器外最强的辐射中子源。子源。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

11、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 绝对测量：不用标准品，直接将有关核素绝对测量：不用标准品，直接将有关核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 线束数（个）线束数（个）/平方厘米平方厘米.秒秒 粒子能量粒子能量相对测量：相对测量：最常用的

12、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 用质子静电加速器加速质子，然后轰击靶用质子静电加速器加速质子，然后轰击靶原子，靶原子受激或电离，退激时将多余的原子，靶原子受激或电离，退激时将多余的能量以特征能量以特征线形式放出来。线形式放出来。不同的靶原子放出的特征不同的靶原子放出的特征线谱不同，通过线谱不同，通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。