112年:放射器材(1)

下圖為正子斷層造影儀(PET)所發生的一個互毀事件,A 點偵測到互毀輻射時間為 0.5 nsec,B 點時間為 1.5nsec,試問光子走到B 點的路徑長為多少 cm? 圖片

A15
B30
C45
D60

詳細解析

本題觀念:

本題考查正子斷層造影(Positron Emission Tomography, PET)中的飛時測距(Time-of-Flight, TOF)技術原理。當體內正子與電子發生互毀作用(Annihilation)時,會產生兩顆能量為 511 keV 且行進方向夾角接近 180 度的光子。利用光速的恆定性以及兩顆光子抵達兩側偵測器的時間差,可以精確推算出互毀事件在反應線(Line of Response, LOR)上的確切發生位置。

影像分析:

題目附圖展示了一個正子斷層造影儀的偵測器環,標示重點如下:

  1. 偵測器幾何:偵測器環直徑標示為 60 cm,此為兩對向偵測器(A 點與 B 點)之間的總直線距離。
  2. 互毀事件位置:圖中星號代表正子與電子發生互毀作用的位置,產生的兩顆光子分別向左(A 點)與向右(B 點)飛行。
  3. 飛時數據
    • A 點偵測到輻射的時間(飛行時間)為 0.5 nsec(奈秒)。
    • B 點偵測到輻射的時間為 1.5 nsec。 從幾何關係來看,光子走到 A 點的距離與走到 B 點的距離相加,正好會等於偵測器環的直徑 60 cm。星號位置明顯偏向左側 A 點,符合 A 點偵測時間較短(0.5 nsec)的物理現象。

選項分析

  • (A) 15:此為光子走到 A 點的路徑長。

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