Одна из основных задач – локализация источника испускания γ-квантов в биологическом объекте.

1. Одна из основных задач – локализация источника испускания γ-квантов в биологическом объекте. γ-диагностика используется в поисках локальных образований опухолей (уплотнений). РФП (γ-источник) вводится в организм и концентрируется в области злокачественных образований. Детектор γ-квантов позволяет локализовать место образования. Один из таких возможных приборов может быть выполнен в виде детектора для регистрации γ-квантов. Для указанных задач необходим детектор γ-квантов в области энергий 60 ~ 600 кэВ. Радионуклидная γ - диагностика

2. Таблица 1. Параметры сцинтилляторов. Проанализировав, таким образом, сцинтилляционные кристаллы,можно сказать, что наиболее полно, указанным выше требованиям, удовлетворяют кристаллы LYSO, LaBr3Ce.

3. SiPM – кремниевый фотоприёмник. Основные параметры, по которым были отобраны твердотельные фотодетекторы: Спектральная характеристика близка к спектру излучающего сцинтиллятора; Высокая квантовая эффективность ~ 25 - 30% ; Коэффициент усиления ~ 10^5 – 10^6; Напряжение питанияот 20 до 100 В.; Габариты: 3х3мм; Нечувствительность к магнитным полям; Уровень шумов 1 МГц (порог 0,5 фотоэлектрон), 0,12МГц (порог 1,5 фотоэлектрон)

4. В данной работе, использовались фотоприёмники (рис.1)и сцинтилляторы (рис.2) со следующими спектральными характеристиками: Рис.1. Спектральные характеристики фотоприёмников. 1 – SiPM Hamamatsu,2 – SiPM MAPD-3, 3 – ФЭУ Hamamatsu. Рис.2. Спектральные характеристики сцинтилляторов. 1 – NaI, 2 – LSO, 3 – LYSO, 4 – BGO, 5 - LaBr3:Ce.

5. Таблица 2. Параметры фотоприёников.

6. Экспериментальная установка. На рис.3. приведена схема экспериментальной установки, с помощью которой проводились измерения. Рис.3.SiPM- фотодиод; сцинтиллятор – LYSO, LaBr3Се; Att.-аттенюатор; У.- усилитель; Л.Р.- линейный разветвитель; Л.З.- линия задержки;Д.- дискриминатор; QDC-ЗЦП (Lecroy2249).

7. В качестве источников гамма – излучения использовались стандартные лабораторные источники 137Cs и 241Am. Характеристики источников приведены в таблице 3. Таблица 3. Характеристики источников.

8. Полученные экспериментальные данные. Спектры SiPM Hamamatsu 3х3; Сцинтиллятор LaBr3:Ce ; Сцинтиллятор LYSO; Ист. 137Сs(662кэВ)ER=8% Ист. 137Cs(662кэВ) ER=13% Ист. 241Am(60kэВ)ER=28% Ист. 241Am(60kэВ) ER=44% Рис.4. Экспериментальные спектры.

9. Таблица 3.Результаты экспериментальных измерений.

10. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ГАММА-ЛОКАТОРА. Для работы с реальными короткоживущими медицинскими источниками разработан и изготовлен компактный прототип прибора представленный на рис.5. С его помощью проведены измерения при различном расположении детектора относительно коллимированного радиоактивногоисточника. Результаты измерений приведены на рис.6,7. Время набора 5 секунд с использованием коллиматора диаметром 2мм. Рис.5. Прототип гамма – локатора. Блок электроники с индикацией, детектор.

11. Рис.6. Зависимость количества счета от расстояния между детектором(Д) и γ – источником (Cs137)(Р) a – воздух,b – с использованием поглотителя (вода), d - фон. Рис.7. Зависимость количества счета от смещения - γ – источника (Cs137)(Р) от центра детектора.

12. Выводы: Кристалл LaBr3:(Ce) является наиболее оптимальным сцинтиллятором для регистрации γ-квантов в диапазоне энергий от 60 до 600 кэВ. SiPM Hamamatsu (new) 3x3 mm2 - оптимальнымфотоприёмником. Энергетическое разрешение (ист. Cs137(662кэВ), ER=8%; ист. Am241(60 кэВ), ER=28%). Отношение сигнал/фон ~ 3000 (в области фотопика 662кэВ). LYSO имеет энергетическое разрешение (ист. Cs137, ER=13%; ист. Am241(60кэВ), ER=44%). Отношение сигнал/фон ~ 20 (в области фотопика 662кэВ ).