Главная страница

Физика ядерной медицины


Скачать 9.62 Mb.
НазваниеФизика ядерной медицины
АнкорPart 1.docx
Дата28.01.2017
Размер9.62 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлаPart 1.docx
ТипДокументы
#616
страница38 из 40
1   ...   32   33   34   35   36   37   38   39   40

3. Производство радионуклидов на ускорителях

3.1. Циклотрон


Из всех типов ускорителей циклотроны наиболее широко используются для производства р/н. Достоинством циклотрона является отсутствие инжектора, в котором происходит предварительное ускорение протонов, достаточно простая конструкция и высокая интенсивность пучка. Вывод пучка из циклотрона происходит при достижении заряженными частицами максимальной энергии, поэтому производители выпускают циклотроны, рассчитанные на генерацию пучков строго определенной энергии. Однако диапазон возможных энергий достаточно широк и простирается от 3 МэВ для малых циклотронов до 700 МэВ для больших синхроциклотронов, предназначенных для физических исследований. Число циклотронов, работающих по программе производства р/н, в последнее время в связи с быстрым ростом ПЭТ непрерывно возрастает.

рис8_2а.jpg

Рис. 8.2. Схема работы циклотрона
Принцип действия циклотрона иллюстрируется на рис. 8.2. Ионы, производимые дуговым источником, инжектируются в центр вакуумного промежутка между двумя полукруглыми полыми металлическим камерами, называемыми дуантами. На электроды дуантов подается разность потенциалов, вызывающая ускорение ионов в промежутке между дуантами. Большой магнит создает почти однородное магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости дуантов. Это поле вызывает закручивание траекторий ионов. Электрический потенциал подается на дуанты от высокочастотного осциллятора, который реверсирует полярность поля на дуантах перед тем, как заряженная частица достигает ускоряющего промежутка. Это вызывает новое ускорение частицы по направлению к другому дуанту. Приращение кинетической энергии при однократном прохождении промежутка равняется произведению заряда частицы на разность потенциалов и обычно находится в диапазоне от 30 до 60 кэВ. Диаметр полюсов магнита циклотронов, предназначенных для наработки р/н, как правило, изменяется от 75 до 150 см в зависимости от энергии выходящего пучка.
Таблица 8.2
Перечень наиболее важных для ЯМ р/н, производимых на циклотронах [1]


Радионуклид

T1/2

Вид распада

Ядерная реакция

7Be

53,3 д

Э. з.

7Li(p,n)

11C

20,4 мин

β +

14N(p,α)

13N

9,98 мин

β +

16O(p,α)

15O

2,03 мин

β +

14N(d,n) или 15N(p,n)

18F

109,8 мин

β +

16O(p,n) или 20Ne(d,α)

52Fe

8,3 ч

β + (57 %), Э. з.*

50Cr(α,2n)

52Cr(3He,3n)

55Mg(p,4n)

55Co

17,6 ч

β +(77 %), Э. з.

56Fe(p,2n)

62Zn

9,1 ч

Э.з. (93 %), β-

63Cu(p,2n)

68Zn(p,2n)

67Ga

78 ч

Э.з.

67Zn(d,2n)

68Zn(d,3n)

78Se(p,2n)

77Br

56 ч

Э.з.

79Br(p,3n)77Kr

75As(α,2n)

81Rb

4,6 ч

Э.з.

82Kr(p,2n)

111In

2,8 д

Э.з.

112Cd(p,2n)

124Te(p,2n)

123I

13,2 ч

Э.з.

124Xe(p,2n)123Cs → Э. з.

123Xe → Э.з.

217I(p,5n)123Xe → Э.з.

124I

4,18 д

Э.з., β+

124Te(p,n) или 124Te(d,2n)

201Tl

73 ч

Э.з.

201Tl(p,3n)201Pb → Э.з.

202Hg(p,2n)

203Pb

51,9 ч

Э.з.

205Tl(p,3n)

* – электронный захват.

Разнообразие ускоряемых частиц (p, d, 3He, α) и широкий энергетический диапазон делают циклотрон гибкой системой, позволяющей производить широкий набор р/н. В табл. 8.2 приводится далеко не полный список р/н, получаемых в настоящее время на циклотронах. Причем для многих р/н существует несколько реакций, дающих одинаковый продукт. Например, 16, 8, 4 и 9 реакций можно использовать для позитронных излучателей 11C, 13N, 15O и 16F. Детальное обсуждение этих вопросов имеется в работе [3].

3.2. Линейный ускоритель


Принцип работы линейного ускорителя основан на повторяющемся небольшом ускорении ионов высокочастотным полем при прохождении ионами зазоров между последовательными drift tube. Внутри трубы электрическое поле отсутствует, поэтому частицы движутся с постоянной скоростью к следующему зазору. При фиксированной частоте ускоряющего поля частицы должны достигать следующего зазора синхронно с ускоряющей волной. Достоинством линейных ускорителей стабильность, высокое качество и большой ток пучков, возможность ускорения различных ионов до больших энергий. Вместе с тем линейные ускорители ионов потребляют большую электрическую мощность, а их линейные размеры значительно (почти линейно) возрастают с увеличением энергии генерируемого пучка ионов. Это препятствует их применению непосредственно в клиниках, и они используются главным образом в физике высоких энергий. В настоящее время только три линейных ускорителя в мире (один из них в Дубне) производят заметное количество р/н, в основном тех, реакции получения которых идут при высоких энергиях бомбардируемых частиц. Перечень р/н, нарабатываемых данными ускорителями, представлен в табл. 8.3, наиболее важными из них являются 82Sr и 68Ge.
1   ...   32   33   34   35   36   37   38   39   40


написать администратору сайта