113年:放射器材(1)

一個140 keV的gamma ray經過NaI (Tl)晶體作用後,假設百分之百轉換作用,大約能產生多少個可見光子?

A1
B40
C5600
D3600

詳細解析

這是一道關於核子醫學儀器與輻射偵測原理的經典計算題,主要測驗考生對於游離輻射在閃爍晶體(Scintillation crystal)中能量轉換機制的理解。

本題觀念:

鎝-99m (99mTc^{99m}\text{Tc}) 是臨床核醫最常用的同位素,其發射的加馬射線(γ\gamma-ray)能量為 140 keV。當此加馬射線進入碘化鈉-鉈活化晶體 NaI(Tl)\text{NaI(Tl)} 時,會透過光電效應或康普頓散射將能量轉移給晶體內的電子。 題目中所提的「百分之百轉換作用」,意指這 140 keV 的能量被晶體 100% 完全吸收(即發生完全的光電效應,沒有游離輻射能量逃逸)。 在輻射偵測物理中,NaI(Tl)\text{NaI(Tl)} 的幾個重要物理特性如下:

  1. 發光產率(Light Yield)NaI(Tl)\text{NaI(Tl)} 吸收每 1 keV 的輻射能量,大約可產生 40 個可見光子(photons/keV)
  2. 發光效率(Scintillation Efficiency):約為 11% ~ 12%。這代表吸收的輻射總能量中,只有約 12% 會轉換為可見光能量。
  3. 可見光子的平均能量NaI(Tl)\text{NaI(Tl)} 發射的光波長尖峰約在 415 nm,換算單個可見光子的能量大約是 3 eV

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