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元素の放射性同位体の中で、陽電子を放出しながら崩壊する原子核を陽電子放射核種と呼ぶ。 崩壊により生じた陽電子は、近くに存在する電子と衝突することで、一定のエネルギーを持つ1対のγ線を放出して消滅する。PETではこのγ線を測定することで、陽電子放射核種が付与された分子(PETプローブ)の存在する場所を明らかにすることができる。