放大器包括前置放大器（preamplifier）和主放大器（main amplifier）两部分。由探测器输出的电脉冲信号很弱小，而且形状也多不规整，需要放大整形后才能被有效的记录和显示。放大器就是对电脉冲进行放大、整形、倒相的电子学线路。

（二）脉冲高度分析器

脉冲高度分析器的基本电路是甄别器（discriminator），其作用是将幅度超过一定阈值的输入脉冲转化为标准的数字脉冲输出，而把幅度小于阈值的脉冲“甄别”掉，这个阈值就称为甄别阈（discriminator threshold），甄别阈的电位是连续可调的。仪器的暗电流及本底计数也可产生脉冲信号，但其高度明显低于射线所产的脉冲信号，因此设置适当的阈值可减少本底对测量的影响。甄别器的测量方式为积分测量。

实践中常将两个或多个甄别器联合使用，其中最简单、最常用的是单道脉冲高度分析器（single channel PHA）（图2-2），它由上、下两路甄别器和一个反符合电路（anti-coincidence circuit）组成。如果下限甄别器的阈电压为V，上限甄别器的阈电压为V+?V，只有当输入脉冲的高度大于V同时小于V+?V时，才能触发反符合线路而输出，不符合这一条件者，就不能触发符合线路而不能输出。这种测量方式称为微分测量。如果将下限阈值V与上限阈值V+?V之间形成的阈值差?V看成一个通道，上下两路甄别阈的差值称为道宽（channel width），也称为能量窗宽。根据待测放射性核素射线的能量调节脉冲高度分析器的高度和“道宽”或“窗宽”，选择性地记录目标脉冲信号，排除本底及其他干扰，可提高探测效率，脉冲高度分析器也可以用于测量射线的能谱。

图2-2 单道脉冲高度分析器工作原理

核射线探测仪器是由上述核射线探测器和电子学线路组成（图2-3）。

图2-3 放射性测量仪器的组成示意图

第二节 γ照相机

γ照相机（γ camera）于1957年由Hal Anger研制成功，因此也称为Anger型γ照相机。γ照相机可以显示放射性药物在机体内的分布及代谢状况，获取放射性药物在特定脏器或组织内的转运和分布信息，以二维图像的方式反映特定脏器或组织功能及代谢变化。γ照相机主要由准直器（collimator）、闪烁晶体、光电倍增管（PMT）、前置放大器、放大器、X-Y位置电路、总和电路、脉冲高度分析器（PHA）及显示或记录器件等组成（图2-4）。

图2-4 γ 照相机示意图

一、准直器

准直器位于探头的最前面，介于闪烁晶体与患者之间，主要由铅或钨合金等重金属制成，其中贯穿有为数不等、类型不同的孔。准直器只允许特定方向γ光子和晶体发生作用，屏蔽限制散射光子，以保证γ照相机的分辨率和信号定位的准确性。准直器的性能在很大程度上决定了探头的性能。准直器的主要参数包括孔数、孔径、孔长（或称孔深）及孔间壁厚度，这些参数决定了准直器的空间分辨率、灵敏度和适用能量范围等性能。

1．准直器的空间分辨率 空间分辨率表示对两个邻近点源加以分辨的能力，通常以准直器一个孔的线源响应曲线的半峰值全宽度（Full Width at Half Maximum，FWHM），简称半高宽，作为分辨率的指标。准直器孔径越小，分辨率越好。准直器越厚，分辨率也越高。

2．准直器的灵敏度 灵敏度定义为配置该准直器的γ照相机探头测量单位活度（如1MBq）的放射性核素的计数率（计数／s）。准直孔越大，灵敏度越高；准直器越厚，灵敏度越低；孔间壁越厚，灵敏度越低。

3．适用能量范围 主要与孔间壁厚度有关，厚度0.3mm左右者适用于低能（＜150keV）γ射线探测，1.5mm左右者适用于中能（150 ~ 350keV） γ射线探测，2.0mm左右者适用于高能（＞350keV） γ射线探测。

4．准直器的类型 按几何形状分为针孔型、平行孔型、扩散型和会聚型四类。按适用的γ射线能量分为低能准直器、中能准直器和高能准直器三类。按灵敏度和分辨率分为高灵敏型、高分辨型和通用型（兼顾灵敏度和分辨率的一类准直器）三类。

二、闪烁晶体

NaI(Tl)晶体是目前应用最为广泛的γ照相机闪烁晶体。选用NaI(Tl)晶体探测γ射线，主要是由于碘具有高密度（3.67g/cm3）及高原子序数（Z=53），NaI(Tl)晶体与γ射线作用发生光电效应的效率接近100%。但是该晶体吸湿性较强，吸收水后晶体变黄，导致穿透进入PMT的光子减少，因此通常将NaI(Tl)晶体密封在铝容器中。晶体的入射面和周边涂有反射物质（氧化镁），将光子反射到PMT的光阴极。NaI(Tl)晶体容易破碎，使用中必须小心。放置NaI(Tl)晶体的房间温度必须恒定（每小时变化在≤3℃），温度的急剧变化会导致晶体碎裂。

晶体厚度对射线的探测效率及图像的分辨率有明显影响。增加晶体厚度可增加射线被完全吸收的概率，可提高探测灵敏度，但是也增加了多次康普顿散射的概率，降低图像的分辨率。可见探测效率与图像的分辨率是一对矛盾，在选择闪烁晶体厚度时，要兼顾探测效率与图像分辨率。

三、光电倍增管

光电倍增管的数量与γ照相机探头的大小及形状有关，光电倍增管的形状也不仅是圆形，还有正方形、六角形等，这样可缩小光电倍增管排列间的间隔，减少死角。这些光电倍增管均匀地排列在晶体的后面，紧贴着晶体。当射线进入晶体，与晶体相互作用产生的信号，被该部位一个或多个光电倍增管吸收，转变成电压信号输出。由这些输出信号的综合和加权，最终形成显像图。在显像图中的定位取决于每一个光电倍增管接收到的信号的多少和强弱。光电倍增管的数量多少与定位的准确性密切相关。数量多则探测效率和定位的准确性就高，图像的空间分辨率和灵敏性也高，图像质量就能得到很大的提高。

四、X-Y位置电路

一个γ光子在晶体中产生多个闪烁光子，可以被多个光电倍增管接收，各个光电倍增管接收的闪烁光子的数目随其离闪烁中心（γ光子处）的距离增加而减少，输出的脉冲幅度也较小。在晶体中发生一个γ闪烁事件，就会使排列有序的

光电倍增管阳极端输出众多幅度不等的电脉冲信号。这些信号输入到X-Y位置电路，经过权重处理就可以得到这一闪烁事件的位置信号。光电倍增管数目越多，图像上所有脉冲的X-Y位置精度越好，即图像空间分辨率越好。

五、脉冲高度分析器

光电倍增管输出的电压脉冲高度与射线的能量成正比，脉冲高度分析器就是选择性地记录探测器输出的特定高度电脉冲信号的电子学线路装置，因此，采用脉冲高度分析器可以选择待测射线的能量。在临床工作中，可根据所应用的放射性核素发射的射线能量调节脉冲高度分析器，设置窗位和窗宽，选择性地记录特定的脉冲信号，排除本底及其他干扰脉冲信号。在设置能窗时，窗位中心要对准目标射线的能峰，窗宽要基本包括整个光电峰。通常窗宽设置为20％。例如，采用

99m

Tc标记的放射性药物进行显像时，窗位中心设在140keV，窗宽设置为

20%时，窗宽为154keV ~ 126keV。

六、模-数转换器

模-数转换器（ADC）是将γ照相机输出的模拟信号转化为数字信号的装置，转化后的数字信号才能进行电子计算机处理。常用的 ADC为 8位和 16位，即将一个模拟信号转换为8位或16位2进制数。ADC位数影响图像空间分辨率，一幅相同大小的图像，转换位数越多，图像就越精细。一台γ相机的ADC位数取决于硬件设计。

七、乳腺专用γ照相机

乳腺专用γ照相机的探头是采用两个互成180°的平板探测器组成，包括闪烁晶体探测器和近几年发展起来的CZT半导体探测器（图2-5），由于设计和性能的改进，提高了设备的分辨率。采用99mTc-MIBI为显像剂，对乳腺进行显像检查。临床应用结果显示，乳腺专用γ照相机对乳腺癌的检出灵敏度与钼靶X线机相近，可弥补钼靶X线成像对高密度乳腺组织内肿瘤检出的不足，特异性高于钼靶X线机。

图2-5乳腺专用γ照相机