Физика ядерной медицины
 Скачать 9.62 Mb.
|
Производство радионуклидов5.1. Общее рассмотрениеБольшая часть р/н, используемых в ЯМ производится либо на ядерных реакторах, либо на циклотронах. В табл. 1.2 приводится список наиболее употребительных в настоящее время р/н и некоторые их свойства. Таблица 1.2 Радионуклиды, наиболее широко используемые в ядерной медицине и некоторые их свойства
Для производства р/н в ядерных реакторах применяются две технологии: а) реакция активации стабильных изотопов в потоке нейтронов; б) извлечение р/н из продуктов деления урана, накапливающихся в тепловыделяющих элементах. Рассмотрим их поочередно. Внутри активной зоны ядерного реактора, как известно, существуют очень интенсивные потоки нейтронов, возникающие в результате деления ядер урана. Если в такой поток поместить некоторое количество стабильного изотопа (мишень), то под действием бомбардирования нейтронами ядра изотопа будут подвергаться ядерным превращениям, становясь радиоактивными. Так как нейтроны не имеют заряда, они могут приблизиться к ядру на расстояние действия ядерных сил и в результате ядерной реакции образовать новое составное ядро, имеющее дополнительный нейтрон. Этот процесс называется активацией. Схематически этот процесс обозначается следующим образом  (1.84)Образовавшееся в результате активации дочернее ядро D имеет излишек нейтронов по сравнению с ядром стабильного изотопа, поэтому обычно оно распадается с испусканием  -частицы. В простейшем случае для получения гипотетического р/н  используется как мишень ядро  В результате бомбардировки потоком нейтронов оно захватывает нейтрон, новое ядро оказывается в возбужденном состоянии, которое снимается путем испускания γ-излучения. Таким образом, (1.85)Активность получаемого дочернего изотопа будет равна  (1.86)где t – время облучения мишени; Np(0) – число ядер материнского изотопа в начальный период времени; Φ – флюенс нейтронов. Максимальная активность дочернего р/н достигается после облучения в течение времени tmax, равному  (1.87)При облучении мишени в течении периода полураспада активность дочернего р/н достигнет половины от максимальной Если σΦ << λD, то уравнение (1.86) переходит в простую зависимость экспоненциального роста активности дочернего р/н  (1.88)Одной из серьезных проблем при реакторном производстве радионуклидов заключается в том, что вещество мишени и образующегося р/н представляют один и тот же химический элемент. Поэтому их нельзя разделить химическим путем и, следовательно, требуемый радионуклид получается в смеси с дочерним изотопом или, как принято говорить, с "носителем". При мечении фармпрепарата такой смесью присутствие носителя уменьшает отношение активности к полной массе элемента в радиофармпрепарате. Это отношение называют специфической активностью продукта и его по возможности следует увеличивать. По второй технологии некоторые р/н получают из продуктов деления урана, образующихся тепловыделяющих элементах (твелов) при работе реактора. К таким р/н относятся 99Mo, 131I, 133Xe и др. Эти нуклиды выделяют химическим путем из твэлов, когда они извлекаются из реактора для замены свежими. Радионуклиды, извлекаемые из твэлов, как правило, имеют более высокую специфическую активность, чем получаемые с помощью бомбардировки нейтронами.
В циклотроны используются электромагнитные поля для ускорения до высоких энергий пучков протонов, дейтронов и α-частиц, которые затем направляются на мишени. В типичном случае столкновение элементарных частиц с ядрами мишени приводит к увеличению числа протонов в ядре. Такие ядра склонны  -распаду или электронному захвату. Они имеют атомные номера отличные от атомных номеров ядер мишени, поэтому химическое разделение их не представляет особых проблем, позволяя получать р/н, свободные от носителей. Проблемы возникают, когда при облучении возникают кроме основного, так называемые примесные радиоактивные изотопы, схемы распада которых содержат высокоэнергетическое γ-излучение. Это излучение ухудшает качество визуализации. В качестве примера можно указать на образование после облучения протонами мишени, состоящей из 124Te, кроме нужного р/н 123I небольшого количества 124I, испускающего при распаде γ-кванты высокой энергии.На циклотронах получают многие важные для ЯМ р/н (201Tl, 67Ga, 123I, 111I и др.) и для ПЭТ исследований (15O, 18F, 13N и др). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||