2) 411
3) 551
4) 511 (+)
При аннигиляции позитрон взаимодействует с электроном, в результате чего их масса покоя преобразуется в электромагнитную энергию. Энергия покоя одной частицы определяется соотношением E = mc2 и для электрона или позитрона равна 511 кэВ. Поэтому при аннигиляции пары электрон–позитрон после практически полной потери их кинетической энергии обычно образуются два фотона, каждый из которых имеет энергию 511 кэВ.
Фотоны испускаются почти в противоположных направлениях под углом около 180°, что лежит в основе позитронно-эмиссионной томографии. Детекторы ПЭТ регистрируют совпадение двух квантов в заданном временном и энергетическом окне, после чего определяется линия ответа между сработавшими детекторами. Отклонение зарегистрированной энергии от 511 кэВ чаще связано с комптоновским рассеянием фотона в тканях или детекторе.
| Вид излучения или взаимодействия | Характерный энергетический признак | Диагностическое значение |
|---|---|---|
| Аннигиляционное излучение | Два фотона по 511 кэВ | Используется для совпадательной регистрации в ПЭТ |
| Комптоновское рассеяние | Энергия рассеянного фотона ниже 511 кэВ | Создаёт ошибочные совпадения и ухудшает контраст изображения |
| Фотоэлектрическое поглощение | Полная передача энергии фотона веществу | Способствует формированию фотопика 511 кэВ в детекторе |
| Тормозное рентгеновское излучение | Непрерывный энергетический спектр | Возникает при торможении заряженных частиц и не имеет фиксированной энергии 511 кэВ |
| Характеристическое рентгеновское излучение | Дискретные энергии, зависящие от атомного номера вещества | Определяется переходами электронов между атомными оболочками |
| Однофотонное гамма-излучение радионуклидов | Энергия зависит от используемого радионуклида | Регистрируется при ОФЭКТ без образования пары противоположно направленных фотонов |
Фиксированная энергия аннигиляционного фотона позволяет отделять полезные события от части рассеянного излучения с помощью энергетической дискриминации. Точное совпадение направлений двух квантов может нарушаться из-за остаточного импульса электрон-позитронной системы, что вызывает небольшую неопределённость локализации. Дополнительное ограничение пространственного разрешения связано с тем, что позитрон проходит некоторое расстояние от места распада до точки аннигиляции. Эти физические факторы учитываются при реконструкции и коррекции ПЭТ-изображений.