115年:醫物幅安(2)

下列充氣式偵檢器中,何者會使用到P-10 gas?

A劑量測定儀(dose calibrator)
B蓋革計數器(Geiger Müller counter)
C比例計數器(proportional counter)
D袖珍劑量筆(pocket dosimeter)

詳細解析

本題觀念

P-10 gas 是放射線偵檢中很典型的比例計數氣體,名稱中的 P 通常指比例計數用途,10 則代表混合氣體中甲烷約占 10%。其基本組成是約 90% 氬氣與 10% 甲烷;氬氣接受輻射游離後提供電子,電子在電場中加速並造成次級游離,形成與原始游離量成比例的氣體放大。甲烷則主要扮演淬熄氣體角色,吸收部分激發能量,降低光子回饋與連續放電的機會。看到 P-10 時,應先把它和比例計數器連結,再依各儀器的工作區域、讀值方式與用途排除其他選項。

選項分析

**A.劑量測定儀(dose calibrator):錯誤。**劑量測定儀多為井型游離腔,用來測量放射性藥物或放射性核種的活度。樣品放入井形腔體後,放射線在氣體中產生游離,儀器量測收集到的游離電流,再依校正係數換算活度。它重點是穩定收集電離電荷,不是利用比例區域的氣體倍增,所以不能以 P-10 作為本題典型配對。

**B.蓋革計數器(Geiger Müller counter):錯誤。**蓋革計數器使用充氣管,在較高電壓的蓋革區工作。單一入射粒子可觸發整支管內的連鎖放電,輸出大小近似固定的脈衝,主要提供事件計數,無法像比例計數器一樣讓脈衝大小反映原始能量。蓋革管需要淬熄機制,但題目所問的 P-10 典型用途是比例計數器,不能因兩者都屬充氣式偵檢器就混為一談。

**C.比例計數器(proportional counter):正確。**比例計數器的工作電壓位於比例區。入射輻射在工作氣體中造成初級游離,初級電子受電場加速,產生有限且可控制的次級游離;最後脈衝大小仍大致與初級游離量、也就是入射粒子沉積能量成比例。P-10 的氬氣—甲烷組合能提供適合的游離與淬熄條件,因此是比例計數器常見的填充氣體。

**D.袖珍劑量筆(pocket dosimeter):錯誤。**袖珍劑量筆是個人劑量監測器,常見設計是微小游離腔搭配石英纖維或電量計,利用電荷變化直接讀取累積劑量。它的任務是讓工作人員知道自己接受的劑量,不是分辨單一粒子能量的比例計數。故即使名稱中也有「充氣式」概念,仍不是 P-10 的標準答案。

答案解析

本題答案為 C。判斷關鍵不是只看四個選項是否都可能含有氣體,而是看 P-10 的混合氣體與比例區工作原理。比例計數器必須在可控制的氣體放大條件下,讓輸出脈衝保留入射輻射造成的初級游離資訊;P-10 以氬氣作為主要計數氣體、甲烷作為淬熄成分,正好符合這項需求。劑量測定儀偏重游離電流的活度測量,蓋革計數器輸出近似固定脈衝,袖珍劑量筆則直接監測個人累積劑量,三者的目的與訊號形成方式都不同。

核心知識點

  1. P-10 約由 90% 氬氣與 10% 甲烷組成,是比例計數器常見的氣體。
  2. 氬氣提供主要游離與氣體放大;甲烷具有淬熄作用,可抑制光子回饋和持續放電。
  3. 比例計數器在比例區工作,脈衝大小大致保留入射能量資訊;蓋革計數器在蓋革區工作,脈衝大小近似固定。
  4. 劑量測定儀通常以井型游離腔測量放射性藥物活度;袖珍劑量筆用於個人累積劑量監測。
  5. 解讀充氣式偵檢器時,應同時比較填充氣體、工作電壓區域、訊號型態與儀器用途。

參考資料

  1. Alpha-beta gas flow proportional counters
  2. Proportional counter
  3. Nuclear medicine physics and instrumentation
  4. What is a Geiger counter?