Method for express determination of medical radionuclides ⁹⁹ᵐTc, ⁶⁷Cu concentration using spectrometer based on Si planar detector

Abstract

The method of express analysis provides the measurement of radiation spectra of medical radionuclides by a detection module based on an uncooled silicon planar detector and a "scintillator-silicon photosensor" type module. A spectrometric device for express analysis of radionuclide concentration has been developed and its prototyping has been carried out, confirming the operability of the device. The spectrometer analyzer is powered from the USB port of the PC (including a laptop) that provides the possibility of autonomous operation. Test measurements were carried out using the prototype of the spectrometer and X-ray sources, as well as spectral distributions of the radiation of real samples of ⁹⁹ᵐTc in a special container (glass ampoule). For a Si-PIN-detector with a thickness of 300 μm, the emission spectrum consists of a line of ⁹⁹ᵐTc with an energy of 140.5 keV and two peaks of the characteristic X-ray radiation (CXR) of technetium. The calculation in GEANT4 shows the matching of the ⁹⁹ᵐTc activities obtained from the registration of CXR and the main line. A measurement of the technetium concentration both by the 140.5 keV line and on the CXR radiation was proposed that significantly increases the speed of the data accumulation.

Методика експрес-аналізу передбачає вимір спектрів випромінювання медичних радіонуклідів детектуючим модулем на основі неохолоджуваного кремнієвого планарного детектора і модулем типу «сцинтилятор - кремнієвий фотосенсор». Розроблено спектрометричний пристрій для експрес-аналізу концентрації радіонуклідів і проведено його макетування, що підтверджує працездатність пристрою. Живлення спектрометра-аналізатора виконано від USB-порту ПК (в тому числі, ноутбука), що забезпечує можливість автономної роботи. Проведено тестові вимірювання з використанням робочого макета спектрометра і джерел рентгенівського випромінювання, а також досліджені спектральні розподіли випромінювання реальних зразків ⁹⁹ᵐТc у спеціальній упаковці (скляній ампулі). Для Si-PIN-детектора товщиною 300 мкм спектр випромінювання складається з лінії ⁹⁹ᵐТc з енергією 140,5 кеВ і двох піків характеристичного рентгенівського випромінювання технеція. Розрахунок у GEANT4 показує узгодження активностей ⁹⁹ᵐТc, отриманих по реєстрації ХРВ і основної лінії. Запропоновано вимірювання концентрації технеція не тільки по лінії 140,5 кеВ, а й по випромінюванню ХРВ, що істотно збільшує швидкість набору даних.

Методика экспресс-анализа предусматривает измерение спектров излучения медицинских радионуклидов детектирующим модулем на основе неохлаждаемого кремниевого планарного детектора и модулем типа «сцинтиллятор - кремниевый фотосенсор». Разработано спектрометрическое устройство для экспресс-анализа концентрации радионуклидов и проведено его макетирование, подтверждающее работоспособность устройства. Питание спектрометра-анализатора выполнено от USB-порта ПК (в том числе, ноутбука), что обеспечивает возможность автономной работы. Проведены тестовые измерения с использованием рабочего макета спектрометра и источников рентгеновского излучения, а также исследованы спектральные распределения излучения реальных образцов ⁹⁹ᵐТс в специальной упаковке (стеклянной ампуле). Для Si-PIN-детектора толщиной 300 мкм спектр излучения состоит из линии ⁹⁹ᵐТс с энергией 140,5 кэВ и двух пиков характеристичного рентгеновского излучения технеция. Расчет в GEANT4 показывает согласие активностей ⁹⁹ᵐТc, полученных по регистрации ХРИ и основной линии. Предложено измерение концентрации технеция не только по линии 140,5 кэВ, но и по излучению ХРИ, что существенно увеличивает скорость набора данных.