112年:放射器材(2)

下列何項儀器元件會受到磁場的影響,因此不會用於 PET/MR 儀器系統內?

A光電倍增管
B半導體晶體
C互毀偶合偵檢線路
D脈高分析儀

詳細解析

本題觀念:

本題考查 PET/MR(正子斷層造影與磁振造影)雙模態影像系統整合時的硬體限制與偵測器設計。 在將 PET 與 MRI 結合時,最大的技術挑戰之一是 MRI 儀器會產生極強的靜磁場(B0B_0)。傳統 PET 掃描儀中負責將閃爍晶體產生的光訊號轉換為電訊號並進行放大的核心元件為「光電倍增管(Photomultiplier tube, PMT)」。然而,PMT 的工作原理依賴電子在真空管內部的多個二次發射極(Dynodes)之間加速移動;在強磁場環境下,移動中的電子會受到勞侖茲力(Lorentz force)的影響而發生軌跡偏轉,導致電子無法正確打在下一個二次發射極上,從而大幅降低甚至完全喪失訊號放大的功能。 為了解決這個物理限制,現代一體化 PET/MR 系統必須捨棄 PMT,改用不受磁場影響的「固態半導體光偵測器」,例如雪崩光電二極體(Avalanche Photodiode, APD)或矽光電倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)。

選項分析

  • (A) 光電倍增管 (Photomultiplier tube, PMT):正確。如前述,PMT 內部依賴電子在真空中飛行以達到倍增放大的效果,極易受磁場干擾而使得電子偏轉,導致增益下降或無法運作。因此,傳統的 PMT 無法直接用於整合式的 PET/MR 系統內。

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