成像方法通常是实验研究的重要组成部分，因为它们使研究人员能够探索各种物质的运动学。在生物医学领域，成像是最重要的诊断工具之一，因为它能够从物理上揭示组织和器官。

因此，成像方法对于新药研发和不同过程的研究至关重要。通过提供皮肤和骨骼下方内部结构的图像，医学成像有助于诊断异常并治疗疾病。

高分辨率α粒子成像在检测细胞或小器官内的α放射性核素方面发挥着至关重要的作用。该技术对于开发用于靶向α粒子治疗及其他应用的放射性化合物至关重要。

阿尔法粒子成像还提供了有关阿尔法粒子特性的宝贵见解，这有利于研究核和环境过程。

什么是阿尔法粒子？

α粒子带正电，由两个质子和两个中子组成。这些粒子与氦粒子几乎完全相同。由于带电，α粒子很容易通过粒子加速器加速到高能。这一特性使其在研究核现象方面具有重要价值。

某些天然存在的放射性同位素，例如铀和镭，会自发发射α粒子。这些粒子也可用于触发核转变，为实验室实验提供中子。

然而，α粒子的穿透能力有限；它们在空气中只能传播约5到7厘米，一张纸就能阻挡。它们无法穿透皮肤，因此与α粒子相关的主要健康风险源于摄入，而非外部暴露。

某些会释放α射线的同位素，例如铀，只要采取适当的预防措施，避免摄入或吸入，即可安全处理。然而，由于其生化特性，其他α射线发射体，例如钋和钚，对人体具有剧毒。

α粒子与物质的相互作用涉及它们与物质中原子的电子和原子核发生反应，从而产生电离效应。在电离过程中，与α粒子相互作用的原子会失去一个电子，形成离子对。

每次电离事件都会导致α粒子失去能量并减速。从原子中剥离的电子变成带负电的离子，而失去一个电子层的原子则变成带正电的离子。这种相互作用导致α粒子在穿过物质时速度逐渐降低。

阿尔法粒子：探测技术与新兴挑战

探测α粒子对于研究以及核电站等各行各业都至关重要，以确保安全的工作环境。探测可以使用盖革-米勒管，也可以采用一种常用的硫化锌闪烁体方法。

在某些情况下，α粒子成像也使用充气电离室或另一种称为火花室的仪器进行。这些探测方法依赖于电离辐射与物质的相互作用。

闪烁体是α粒子成像的常用选择，在核设施中得到广泛应用。具体来说，由ZnS（Ag）制成的闪烁体已被核专家广泛使用，因为它的精度不受恶劣操作环境的影响。

硅（Si）半导体常用于能量谱分析。然而，与闪烁探测器相比，它们往往更昂贵，而且由于信号电平相对较小，容易受到噪声干扰。

塑料闪烁体已被用作α光谱和α粒子成像的透明闪烁体。然而，它们的光输出相对较低，通常约为每兆电子伏10,000个光子。这种有限的光输出会限制成像系统的能量分辨率和空间分辨率。

小心处理阿尔法粒子发射器也是一项复杂的任务，需要极其严格的监管框架，因为这些粒子可能对人类造成损害。

阿尔法粒子成像的多种应用

阿尔法粒子发射体具有显著的治疗优势，尤其适用于治疗选择有限且患有转移性癌症的患者。这些放射性同位素可以有效靶向小簇癌细胞。

由于α粒子在人体组织中的穿透深度有限（通常小于0.1毫米），因此它能够特异性地破坏肿瘤细胞，同时不伤害周围的健康组织。

α放射性同位素的高能量及其强大的线性能量传递能力，可通过损伤DNA有效杀死细胞。因此，α放射性同位素为对β或γ放射疗法或化疗无效的患者提供了一种治疗选择。8此类疗法最优选的同位素包括225 Ac及其子体核素213 Bi。

靶向α粒子疗法 (TAT) 是一种颇具前景的药物研发方法，可为各种晚期癌症提供高度特异性和强效的治疗方案。发射α粒子的放射性药物已被证明可有效治疗癌症。

然而，放射性衰变成像和α粒子成像等成像技术的发展，对于α放射性药物的微检测至关重要。这是因为发射的α粒子射程大多在100微米以内，因此精确成像对于准确定位和评估治疗效果至关重要。

这也使得治疗性阿尔法粒子的精确检测成为可能，以确认它们仅针对所需区域，从而在治疗期间保证健康组织的安全。

阿尔法粒子成像对于确保核设施工作人员的安全也至关重要。二氧化钚（PuO 2）用于制造混合氧化物燃料（MOX）。PuO 2的泄漏对此类设施中的工作人员极其有害。

使用硫化锌闪烁体和偏光片对钚发射的α粒子进行成像，可以有效确定钚浓度，确保工人的安全。

阿尔法粒子成像：创新与技术进步

精确的α粒子成像对于准确测量细胞或解剖动物体内的分布至关重要，对于开发新的放射性化合物和靶向α粒子治疗的剂量测定至关重要。它在矿物学和核研究中也必不可少。

传统成像系统缺乏实时有效追踪α粒子轨迹所需的空间分辨率。研究人员设计了一种精密的系统，将合适的闪烁体板与高灵敏度的光学相机α粒子成像技术相结合。

选定的闪烁体板Gd3Al2Ga3O12 （ GAGG）与放大装置和EM- CCD相机配对。α粒子被导向位于放大装置镜头前方的GAGG闪烁体板。

空间分辨率由图像中α粒子轨迹横向轮廓的宽度决定，约为2微米。该系统能够可视化含有α发射放射性核素的单个细胞发射的α粒子轨迹。

它还可以捕捉到α粒子轨迹的图像，显示发射细胞或粒子的径向散射。该系统还支持实时成像，能够以最短500毫秒的间隔高分辨率可视化α粒子轨迹。

曼彻斯特大学的研究人员开发了一种新的 α 粒子成像技术，该技术采用聚焦于薄闪烁体的超快光学相机。12该 闪烁体放置在 Tpx3Cam 内距离增强器输入窗口 10 厘米处，与光束轴正交。

Tpx3Cam 是一款具有时间戳功能的单光子敏感相机，采用数据驱动读出技术，像素死时间约为 1 微秒。它探测 α 粒子的时间分辨率约为 10 纳秒，并能够对其进行空间分辨。该光学技术可以扩展到记录 X 射线或其他形式的电离辐射，这些辐射会在闪烁体中产生闪光。

随着现代成像相机、传感器和高度优化的处理算法的出现，α粒子成像取得了显著进展。为了获得更好的优化和后处理机制，人们越来越重视机器学习 (ML) 算法的集成。

阿尔法粒子成像有望带来重大突破，在未来的环境科学、核研究和生物医学应用研究中发挥重要作用。

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  UI-5360CP-NIR-GL

  型号：UI-5360CP-NIR-GL

  厂家：IDS Imaging Development Systems GmbH

  概述：IDS Imaging Development Systems GmbH的UI-5360CP-NIR-GL是一款科学和工业相机，帧速率为36至36 FPS.有关UI-5360CP-NIR-GL的更多详细信息，请参阅下文。

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