Измерение низкоэнергетических y–квантов. Спектрометрия КХ–y–излучения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Измерение низкоэнергетических ? квантов. Спектрометрия КХ ? излучения
Введение
Известны различные способы диагностики злокачественных новообразований, основанные на микроскопическом, цитологическом, иммунологическом и биохимическом анализе крови и лимфы.
Однако эти способы позволяют диагностировать опухоли лишь некоторых локализаций, при этом надежность диагноза и чувствительность тестов недостаточно высокая.
Более ясную картину даёт радионуклидная диагностика. Но и тут иногда возникают неясности. Например, эта диагностика не сможет отличить доброкачественную опухоль от злокачественной. К тому же иногда возникают артефакты объекты, которые являются следствием несовершенства электронной схемы анализатора. Они видны на изображении как различные образования, но в реальности они отсутствуют. Применение в комплексе со спектроскопией спектрометрии позволяет снять эту неопределённость.
Злокачественные новообразования можно выявить путем определения содержания определённых химических элементов в биологической жидкости больного. Например, в сухом остатке лимфы определяют концентрацию цинка, алюминия и сурьмы и при содержании двух исследуемых элементов соответственно от 50 мкг/г до 350 мкг/г, от 70 мкг/г до 430 мкг/г и от 80 нг/г до 4 мкг/г диагностируют злокачественную опухоль.
Сущность метода следующая: под местной анестезией из лимфатического сосуда берут небольшое количество лимфы, затем лимфу высушивают и анализируют на содержание нужных химических элементов. Анализ проводят с помощью ? спектрометрии.
Её проводят следующим образом: сухой остаток лимфы запаивают в полиэтиленовую плёнку и облучают в горизонтальном канале ядерного реактора (при этом достигается поток n около 1013) в течение трёх минут. Затем через 1,5 минуты в течение 5 минут проводят гамма спектрометрию с целью определения концентрации алюминия . Далее пробу переупаковывают в контейнер из высокочистой алюминиевой фольги и облучают ещё в течение 5 суток. Потом 30 минут проводили гамма спектрометрию с целью определения концентраций и . При этом статистическая погрешность определения концентраций составляет: для Al 3%, для Zn 0.5%, для Sb 4%.
Измерение спектров с помощью полупроводникового гамма-спектрометра
Прямое измерение распределения ядерных частиц по энергиям N(E) в большинстве практических случаев невозможно. На практике обычно измеряют распределение частиц F(A), где параметр А должен быть однозначно связан с энергией регистрируемых частиц Е, т.е. A = f(E). Затем по измеренному распределению F(A) и связи параметра А с энергией Е восстанавливают искомый спектр частиц N(E) = F (f(E)). Спектрометры, в которых реализуется линейная связь между А и Е называются линейными спектрометрами. Математический вид функций N(E) и F(A) в таких спектрометрах одинаков.
В рассматриваемом нами полупроводниковом спектрометре параметром А является амплитуда импульса U, получаемого на выходе из детектора.
Амплитуда выходного импульса детектора пропорциональна энергии ядерной частицы. Следовательно, измерив распределение ядерных частиц, зарегистрированных детектором, по амплитудам импульсов, можно найти распределение этих частиц и по их энергиям, т.е. определить энергетический спектр ядерного излучения.
Измерение и сортировка импульсов напряжения по амплитудам выполняется специальными электронными устройствами, которые называются многоканальными амплитудными анализаторами импульсов. Амплитуда импульсов, поступающих на вход многоканального амплитудного анализатора, имеет, вообще говоря, непрерывный характер распределения. Анализатор разделяет весь диапазон возможных значений амплитуд (0 Umax) на К одинаковых участков U, называемых каналами. Импульсы, амплитуда которых лежит в пределах [mU (m+1)U], где m=0,1…K-1, фиксируются анализатором как одинаковые и регистрируются в его канале с номером m. Таким образом, непрерывное распределение амплитуд импульсов на входе в анализатор преобразуется в дискретное распределение импульсов по амплитудам с шириной шага U, называемое гистограммой. Число каналов анализатора К обычно равно 2n, например, 256, 512, 1024 и т.д. Чем больше число каналов, тем точнее измеряется спектр излучения. Действительно, чем больше каналов имеет анализатор, тем меньше будет ширина канала U, следовательно, тем точнее гистограмма спектра отражает реальное распределение частиц по амплитудам импульсов и тем точнее можно восстановить энергетический спектр ядерного излучения. В нашей работе мы используем анализатор, имеющий 4096 каналов.
Устройство спектрометра
В основе полупроводникового гамма спектрометра лежит полупроводниковый детектор гамма излучения. Формирование электрического импульса с детектора происходит в несколько этапов.
На первом этапе в полупроводнике возникают свободные носители заряда. Т.к. гамма кванты электрически нейтральны, то непосредственная их регистрация невозможна. При прохождении гамма кванта, квант может либо рассеяться на электроне, либо поглотиться; образование пар маловероятно, т.к. энергия, рассматриваемого нами КХ излучения, обычно меньше порогового значения образования пар. В любом случае в