Positronemissioon

Positronemissioon, suomeksi beeta-plus-hajoaminen, on radioaktiivisen hajoamisen muoto, jossa protoni ydinmuutoksessa muuttuu neutroniksi ja samalla emittoituu positroni sekä elektronineutrino. Hajoaminen tapahtuu protonipitoisissa, liikaa protoneja sisältävissä ytimissä ja johtaa isotoopin muutokseen kohti Z-1, A pysyy samana. Reaktio voidaan kirjoittaa p → n + e+ + νe.

Positroni on elektroni-antikvan, ja sen kulkiessa aineen sisällä se kohtaa elektronin ja ne annihiloituvat, vapauttaen kaksi 511 keV gammasäteilyä, jotka suuntautuvat pääosin vastakkaisiin suuntiin. Annihilaatioprosessin lisäksi hajoaminen voi olla yhdistettynä ydinrakenteen de-exitio-gammaa, jolloin hajoamisen yhteydessä vapautuu myös muuta gammasäteilyä. Puoliintumisaika ja emitted fotonien energia riippuvat isotoopista.

Käytännön merkitys: Positronemissioa hyödynnetään laajasti lääketieteessä PET-kuvantamisessa. Yleisiä positronemissiivisiä isotooppeja ovat 18F, 11C, 13N ja 15O. Ne tuotetaan yleensä syklotronilla protonien avulla; esimerkkinä 18F:n tuotanto 18O(p,n)18F -reaktiolla. Puoliintumisaika vaihtelee: 18F noin 110 minuuttia, 11C noin 20 minuuttia, 15O noin 2 minuuttia. Näiden isotooppien avulla voidaan luoda tarkkoja kuva-alustoja elimistön biokemiasta ja metabolisesta toiminnasta.

Positronemissio on siten keskeinen avain sekä ydinfysiikan tutkimuksessa että lääketieteellisessä diagnostiikassa.