Физика ядерной медицины
 Скачать 9.62 Mb.
|
5. МишениПри разработке технологии производства представляющего интерес р/н следует решить три взаимосвязанные задачи: а) выбор ядерной реакции; б) определение условий облучения; в) выбор мишени. Отметим, что выбор подходящей мишени является не менее, а возможно и более важным, чем решение первых двух задач. Рассмотрим эту проблему подробнее 5.1. Физическая и химическая формаВ общем случае чистые металлы и элементы являются наилучшими. Если по каким-либо причинам их использование нецелесообразно, другими подходящими материалами являются как сплавы, так и простые соединения такие, как окислы, карбонаты, галагениды. Эти формы также должны быть совместимы с процессингом после облучения. Таким образом, легко разрушаемые соединения иногда бывают более предпочтительными, чем металлы.  Рис. 8.6. Схематическое изображение устройства генераторной системы 99Mo/99mTc [7] 5.2. Тепловые свойстваВо время облучения в мишени возможно значительное выделение тепла как за счет кинетической энергии, оставляемой в мишени падающими частицами, так и за счет ядерных реакций, если они являются экзотермическими. Кроме того, некоторую энергию передают мишени фотоны, образующиеся в результате реакции (n,γ). Количество этой энергии пропорционально массе мишени, поэтому оно существенно для мишеней, масса которых превышает грамм. При облучении мишеней на ускорителях тепловая мощность в ваттах равна энергии (в МэВ), оставляемой в мишени заряженными частицами, умноженной на ток ускорителя (в мкА). Так, например, толстая мишень, уменьшающая энергию протонов на 20 МэВ, при токе 200 мка поглощает 4000 ватт на один квадратный сантиметр площади. Если мищень расплавится, или испарится, плотность мишени уменьшится, что может привести к сильному уменьшению выхода продукта и даже к разрушению мишени. В случае газообразных мишеней нагревание газа вызовет уменьшение его плотности, что также вызове уменьшение выхода продукта. Поэтому при облучении мишеней на циклотронах и линейных ускорителях необходимо применять охлаждение мишеней. Кроме того, желательно, чтобы материал мишени имел хорошую теплопроводность и высокую температуру плавления. По этой причине органические соединения и водные растворы не используются в качестве мишеней с высокотоковыми пучками. 5.3. Химическая стабильность, реактивность и чистотаМишень не должна разрушаться при повышенной температуре или испускать газы, что может привести к разрыву защитной оболочки мишени, а также вступать в реакцию с материалом капсулы. Еще одним повреждающим фактором может явиться недостаточная радиационная стойкость материала мишени, поэтому при необходимости облучения большим флюенсом нейтронов это свойство мишени следует изучить. Важным качеством вещества мишени для облегчения последующего химического процессинга является растворимость в неорганических кислотах (например, HCl). Как правило, для минимизации радиоактивными загрязнениями, связанными с активацией примесей, мишень должна обладать высокой химической чистотой. Отсюда вытекает необходимость тщательного анализа всех продуктов активации, которые образуются при облучении мишени со сложным изотопным составом. Например, содержание меди в мишени ZnO, используемой для получения 67Cu, должно быть меньше, чем 0,0001 %. Если в состав мишени входит природное вещество, то нередко требуется изотопное обогащение материала мишени, чтобы уменьшить выход конкурирующих реакций на других изотопах, входящих в природное вещество. Важным экономическим фактором является возможность восстановления дорогих обогащенных мишени для повторного использования. В настоящее время обогащенные мишени применяются для получения важных медицинских р/н 18F, 67Ga, 111In, 103Pd и 201Tl. 5.4. КапсулированиеДля безопасности и предовращения ненужного загрязнения мишени, облучаемые в реакторе вседа помещаются в контейнеры. Если облучение производится невысоким флюенсом нейтронов и короткое время, то в качестве контейнеров возможно использование небольших пластиковых ампул. Такие ампулы имеют небольшую стоимость и мало активируются. Но при высоких флюенсах пластик разрушается, поэтому в этих случаях применяется высокой чистоты кварц. Кварцевые ампулы для облучения размещаются в специальных алюминиевых держателях. При облучении на ускорителях мишени для охлаждения омываются потоком воды, поэтому обязательно помещаются в капсулы (оболочки). Капсул обычно изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, таких как нержавеющая сталь и алюминий. Контрольные вопросы
Список литературы
Список основных сокращенийААИ – амплитудный анализатор импульсов АЦК – аналого-цифровой конвертер КПК – коллиматор с параллельными каналами КТ – рентгеновский компьютерный томограф ОФЭКТ – однофотонная эмиссионная компьютерная томография ПД – полупроводниковый детектор ПЭТ – позитронно-эмиссионный томограф р/н – радионуклид РФП – радиоактивный фармацевтический препарат СИ – международная система единиц ФЭУ – фотоэлектронный умножитель ЭЛТ – электронно-лучевая трубка ЭКТ – эмиссионная компьютерная томография ЯМ – ядерная медицина DICOM– формат "Цифровые изображения и передача данных в медицине" FOV – поле зрения (обзора) гамма-камеры FWHM – полная ширина на половине высоты HIS– информационная система клиники (госпиталя, больницы) HOLSEP – расстояние между геометрическими осями каналов коллиматора LEAP – коллиматор с промежуточным разрешением и промежуточной чувствительностью (универсальный коллиматор) LSF – функция расширения линии (аппаратная функция) MTF – модуляционная передаточная функция MUGA – многократные последовательные изображения (режим работы гама-камеры) PACS – архивация изображений и система коммуникации PSRF – функция чувствительности (отклика) детектора для точечного источника RIS – радиологическая информационная система SDR – полупроводниковое устройство с прямым детектированием SPD – полупроводниковый светодиод UFOV – полезное поле обзора гамма-камеры Владимир Никитич Беляев Владимир Александрович Климанов Физика ядерной медицины Часть 1. Физический фундамент ядерной медицины, устройство и основные характеристики гамма-камеры и систем однофотонной эмиссионной томографии, визуализации распределений активности радионуклидов в организме пациентов, получение радионуклидов. Учебное пособие Редактор Шумакова Н.В. Подписано в печать ----- формат 60х84 1/16 Уч.-изд. л. 20,0 Тираж 100 экз. Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ 115409, Москва, Каширское шоссе, 31 Типография |