4.实时放射影像系统
在植物分析研究中，如物质运输、代谢及其
环境响应的分析中，一般分析方法均是破坏性的， 唯一非破坏性的方法是活体影像法，但是影像分 析方法中，诸如荧光分子影像不能在光照下进行， 而正电子湮灭成像，除因半衰期太短，不便广 泛使用外，当叶片厚度小于正电子的射程时，会 因正电子的逃逸使湮灭辐射信号损失，应用也有 一定限制，相比较而言，放射性影像方法有诸多 优势，然而传统的放射性自显影，需要将植物制 成标本，不能进行活体放射性影像，因此活体实 时影像应是一种首先技术,本文将介绍放射性同 位素影像系统的基本组成，工作原理和成像过程。
为了能在光照下对植物成像，标本盒用铝板
制成，盒内装有100支发光二极管，可产生 120mol.m-2.S-1的照度，闪烁体朝向标本的一侧， 覆盖有50m厚的铝箔，用以遮挡照射光源，但 允许射线透过到达闪烁体，闪烁体的有效工作 表面为1020cm，标本箱的温度和湿度可通过上 部引入的循环空气调节。
微观实时影像系统
光学自显影
接助光学显微镜，观察影像上的银颗粒分
布（位置及定位面积颗粒数目），而对影像进行 空间定位和定量。 电镜自显影
由电子显微镜拍摄成像，并通过显微镜观察 银颗粒在亚细胞结构上的分布而进行影像观察。
图,s期同步化后hela细胞
图.宏观自显影,示植株对矿质元素的吸收
3.储存磷光屏摄像 储存磷光屏（storage phosphor screen）
图. MOS电容构造示意图
• 电荷像素图的扫读
图.CCD输出方式示意图
总体来说，放射性实时成像的基本过程 为，将放射性同位素引入植株，植株中的 放射性射线投射到闪烁屏上，通过发光效 应，使植株中同位素的分布映射为闪烁屏 的光影像，然后通过CCD摄影，转换为电荷 影像，最后通过扫描读出转变成计算机数 字图像。
参考文献：
1. Satomi Kanno.at al, Development of real-time radioisotope imaging systems for plant nutrient uptake studies. Phil. Trans. R. Soc. B (2012), 367, 1501-1508
一种由磷光晶体制成的影像屏（Imaging Plate)。经射线爆光后IP以潜能储存射线能，当 在读取装置下扫描读取时， IP在扫描激光下释 放潜能发出蓝绿光，光强与爆光时射线强度成正 比，用光电传感器转换电信号，再经模数转换成 二进制编码信号，由计算机成象系统合成为影象 图。
操作：用塑料薄膜盖电泳凝胶，贴附于装于暗盒 的磷光屏曝光，然后在成像仪上，通过扫描磷光 屏上储存的光能进行成象。
该系统的成像装置为一放射性同位素--
荧光显微镜。显微镜的垂直镜头装有一锥 型光纤闪烁体（fabre optic scintillator,FOS）,CsI(Tl)闪烁体沉淀在FOS的 一个表面，厚度为50m，直径从3到5m可 变，能使影像放大5倍，样本发出的射线 使闪烁体发光，再经CaAsP组件光电转换并 放大，最后由CCD摄像，影像的分辨率为 100m，若用平板而不是锥型FOS,与光学透 镜组合，则可获得40倍的放大作用。
系统组成及成像原理 系统的基本组件包括：纤维素光学闪烁体
（fibre optic scintillator,FOS），以及电荷耦合器 件（charge coupled devices,CCD）。
图.系统成像原理及过程示意图
纤维素光学闪烁体
为闪烁微晶体CsI沉淀到光纤维板上， 或者如下图所示，通过微加工在光纤维板上 将CsI微晶体用反射层包裹成柱状体单元制 得，其作用是利用放射性射线使闪烁体发光 的效应，实现植物样本中放射性质点到闪烁 屏光点图像的映射，然后再由纤维素板直接 耦合到CCD。
纤维素光学板
由紧密排列的光纤维组成，光纤维由光 折射率不同芯线和包层组成,可使接受角内 接受到的光，从输入端高效地传输到输出端， 而不会发生泄漏以致影响邻近纤维。
电荷耦合组件（charge coupled devices, CCD）
现代光学成像系统的基本组件，是在硅衬底 上集成的耦合电容单元阵列，由在P型（或n型） Si衬底表面氧化生成一SO2层，再蒸镀一金属层， 并引出电极，这就构成了一个MOS电容，此时若 在金属栅与硅衬底之间加有偏压，则该阵元电极 表面下便形成一势阱，当有光照射到硅片时, 引 起电子--空穴对的形成，产生的空穴(多数载流 子) 被栅极排斥, 而电子（少数载流子) 则积累 于势阱中，在成像系统中由此光电转换过程，完 成光点像素空间到电荷点像素空间的映射。
2.放射性自显影
利用放射性射线使乳胶底片感光成像的原理， 对样本中放射标记物质的空间分布进行定位测定 的一种影像技术。根据观察范围大小、分辨率高 低和观察手段不同，分为宏观自显影、光学显微 自显影和电镜自显影三种。
宏观自显影
可直接用肉眼观察，较背景更黑部位表示有 放射性存在，需将影像与标本重合起来进行定位， 用光密度计了进行定量。
放射性影像技术
中国农业大用放射性使感光 材料曝光成像的原理，通过直接物映射或 经计数数字图像重构，对物质尤其是化合 物的空间分布进行定量或半定量观察的技 术。根据成像过程和技术特点，成像可分 为放射性自显影，储磷光屏摄像，实时成 像技术，放射性分子影像技术，及更宽泛 的也包括生物质谱影像技术；以成像的物 像空间尺度划分，又可分为储磷光屏摄像 宏观成像，光学显微成像和微观成像。
宏观实时影像系统
一个利用现有商业组件构建的宏观影像系 统见下图。系统组成包括： CsI闪烁体，其沉积 在纤维光学板上，呈针状晶体阵列，厚100m，
带有影像增强组件的CCD相机。
图.宏观实时同位素影像系统及应用布置框图
当放射性同位素应用于植株后，植株发出的
射线由CsI闪烁体转化为弱的光，然后由具有 CaAsP光电表面的多通道板(multi-channel plate ,MCP)光电转化和倍增，最后由CCD摄像， MCP和CCD构成超灵敏的摄像系统。