SPECT-szcintillátor

   Tankönyv Fizikusoknak  »  Nukleáris medicina fizikusoknak  »  Detektorok  »  Szcintillátorok  »  SPECT-szcintillátor

A SPECT-készülékek alapvetően az „olcsó” nukleáris medicina berendezések közé sorolandók, így a kialakításban felhasznált megoldásoknál figyelembe kell venni az árat.

A SPECT-készülékek (gamma-kamerák) alapvetően NaI szcintillátorral készülnek. Ennek elnyelési hossza (gyengítési együtthatójának reciproka) 140 keV-en - ami a SPECT-ekben általánosan használta 99mTc gamma-energiája - 4 mm, így egy 1 cm vastag szcintillátor már tökéletesen megfelel, hiszen a beeső fotonok zömét elnyeli.
A viszonylag kis gamma-energia (és a később felsorolt hatások miatt) miatt nagy fényhozammal rendelkező kristályra van szükség, a NaI ezt teljesíti. A térbeli felbontást gamma-kamerák esetében alapvetően a kollimátor (és a fotomultiplierek térbeli "elkenése") limitálja.

A NaI emissziós spektruma 300-500 nm. Erre a tartományra illeszkedő PMT-t olcsón lehet gyártani.
Lecsengési idő (az az időtartam, amely alatt a kristály által kibocsátott fény intenzitása e-ad részére csökken) tekintetében nagy követelménnyel a SPECT berendezésekben használatos gamma-kamerák nem rendelkeznek, mivel nem szükséges koincidenciában detektálnunk. Körülbelül 10000 cps (counts per second) az érkező gamma-fotonok sűrűsége, így a néhányszáz ns-os lecsengési idő még tökéletesen megfelelő.

A NaI kristály alapvetően higroszkópos anyag, de ez a tulajdonsága szerencsére nem okoz nagy problémát, mivel SPECT berendezések (és planáris gamma-kamera) esetében is nagy, egybefüggő kristályaink vannak, amelyek nedvesség elleni védelme könnyen megvalósítható. A nagy méretből kifolyólag viszont mechanikailag strapabírónak kell lennie a kristálynak.

Adatok: a NaI kristályban 1 MeV hatására 38000 foton keletkezik (mivel a fotonok átlagenergiája ~3 eV, a fényhasznosítás hatásfoka kb. 12%), a kristály sűrűsége 3,7 g/cm3, 230 ns a lecsengési idő és 415 nm-en van az emissziós spektrum maximuma. Kísérleti SPECT berendezésekben használnak CsI szcintillátorokat fotodiódás kiolvasással, amik fényhozam szempontjából jobbak, ennek ellenére a NaI-os elrendezések az elterjedtek.