سایت جامع علوم رادیولوژی ایران



سیکلوترونcyclotron

فرستادن به ایمیل چاپ مشاهده در قالب PDF
Multithumb found errors on this page:

There was a problem loading image http://www2.slac.stanford.edu/vvc/art/images/cyclotron.gif

سیلکوترون   cyclotron
این دستگاه متشکل از استوانه ای فلزی می باشد که از دو قسمت ساخته شده است.
این استوانه به خاطر آنکه از دو قسمت به شکل D    ساخته شده است  به نام D  ها خوانده می شود، هوای داخل D ها تا حد زیادی تخلیه شده است و بین دو قطب یک مگنت، جریان مستقیم که تولید میدان مغناطیسی ثابت مینماید قرار دارند.
جهت شتاب دادن پروتونها، یک جریان متناوب بین D  ها اعمال می شود. ذرات با بار مثبت مثل پروتون ها و یا دوتریوم ها از مرکز محفظه به داخل سیلکوترون تزریق می شوند. تحت تاثیر میدان مغناطیسی ذرات در یک مدار دایره ای چرخش می نمایند. فرکانس ولتاژ متناوب به گونه ای تنظیم میشود که ذرات از یک D به D با قطر بزرگتر ضمن چرخش منتقل شوند.

                                                      cyclotron.gif

درهر چرخش با توجه به آن که زمان چرخش ثابت و مدار چرخش افزایش می یابد، ذرات باردار دارای انرژی بیشتری می شوند. بنابراین با چرخشهای زیادی که ذرات باردار می نمایند انرژی جنبشی آنها افزایش می یابند تا مثلاً به Mev 30 می رسند.
معمولاً‌ یک محدودیتی در مقدار انرژی کسب نموده به وسیله ذره وجود دارد. با افزایش سرعت ذره باردار، طبق قوانین نسبیت جرم آن نیز افزایش می یابد. با افزایش جرم ذره ممکن است از حالت هم فازی با میدان متغیر اعمال شده به D ها عقب بماند. این مشکل را در سیکلوترون ها با تنظیم فرکانس جبران کاهش سرعت ذرات حل نموده اند.

 

                         A cyclotron is a device used to accelerate charged particles.

 


رادیونوکلئیدهای تولید شده در شتاب دهنده سیکلوترون
در یک سیکلوترون ذرات باردار ( S) همانند پروتونها، دوترونها ، ذرات  a ، ذرات He و غیره در مسیرهای دایره ای میان دو، دی  A,B) D)درخلاء با استفاده ازیک میدان مغناطیسی شتاب می گیرند.
 این ذرات شتابدار می توانند بسته به طرح شتابدهنده از چند کیلو الکترون ولت تا چندین میلیارد الکترون ولت انرژی جنبشی بگیرند. از آنجا که ذرات باردار در میدان مغناطیسی در مسیرهای دایره ای حرکت نموده و انرژیشان به مرور افزوده می شود، هر چه شعاع مسیر حرکت ذره بیشتر باشد،انرژی جنبشی ذره بیشتر خواهد بود. ذرات باردار به وسیله یک انحراف دهنده یا شکست دهنده،از میان یک پنجره ( W ) به بیرون از شتاب دهنده شکست می یابندو یک دسته پرتوی خارجی تشکیل می شود.
زمانی که هدف هایی از جنس عناصر پایدا در مسیر پرتوی خارجی ذرات شتاب داده شده یا در مسیر پرتوهای درونی در شعاعی خاص در درون شتاب دهنده قرارداده شوند  ذرات شتاب دار با هسته های هدف برهم کنش می کنند و واکنش های هسته ای رخ می دهند. در یک واکنش هسته ای، ذره برخورد نموده بسته به انرژی خود ممکن است ذره را ترک نموده ،بخشی از انرژی خود را در آن باقی بگذاردو یا ممکن است کاملاً در هسته جذب شود. در هر صورت هسته ای با انرژی برانگیختگی تشکیل می شود و انرژی برانگیختگی با گسیل ذره های هسته ای ( یعنی پروتونها و نوترونها ) آزاد می شود.                               
به دنبال گسیل ذره در زمانی که دیگر از نظر انرژی، گسیل ذره ممکن نباشد،گسیل پرتوهای گاما روی می دهد. بسته به انرژی که با برخورد ذره تخلیه می شود، ذره های هسته ای متعددی به گونه های تصادفی از هسته تابش گرفته هدف گسیل می شود که باعث تشکیل نوکلئیدهای گوناگون می گردد. با افزایش انرژی ذره تابش یافته ذره های هسته ای بیشتری گسیل می شوند و بنابراین گستره وسیع تری از نوکلئیدها تولید می شود.
شتاب دهنده های پرشکی، شتابدهنده های فشرده ای هستندکه برای تولید رادیونوکلئیدهای با عمر کوتاه به ویژه آنهایی که در برش نگاری گسیل پوزیترون استفاده می شود، به کار می روند. در این شتابدهنده پروتونها دوترونها و ذرات a   با انرژی کم تا متوسط در دسترس می باشند. این یکاها به صورت تجاری در دسترس اند و می توانند در فضای نسبتاً‌ کوچک نصب شوند.
نمونه ای از یک رادیونوکلئید معمول تولید شده در شتاب دهنده   In می باشد که با بمباران Cd با پروتونهای  12 mev در یک شتاب دهنده تولید می شود. واکنش هسته ای به شرح زیر می باشد:           C d (p,n) In
که در آن Cd توکلئید هدف ، پروتون   p ذره بمباران کننده ، نوترون  n ذره گسیل شده و In رادیونوکلئید تولید شده میباشد. در این مورد، دومین ذره ممکن است تابش نشود، چرا که ممکن است انرژی کافی پس از گسیل اولین نوترون باقی بماند. انرژی برانگیختگی که برای گسیل ذره هسته ای دیگر کافی نیست به وسیله تابش پرتوهای گاما آزاد می شود.
همانگونه که می توان فهمید، رادیونوکلئیدهایی که با اعداد اتمی متفاوت با اعداد اتمی ایزوتوپهای هدف تولید می شوند، در برگیرنده هیچ ایزوتوپ پایدار ( سرد یا ناقل ) قابل شناسایی با روش های تحلیلی نمی باشند و چنین محصولاتی بدون ناقل canier – free نامیده می شوند اما در عمل تهیه چین محصولاتی بدون وجود چنین ایزوتوپ پایداری نا ممکن است. واژه دیگر در مورد این محصولات بدون افزودن ناقل    no carrier added است که یعنی هیچ ایزوتوپ پایداری از روی قصد به  محصول اضافه نشده است. ماده هدف تابش باید خالص و ترجیحاً یک تک ایزوتوپ یا دست کم از نظر ایزوتوپی غنی شده باشد تا از تولید رادیونوکلئیدهای ناخواسته جلوگیری شود. از آنجا که ممکن است ایزوتوپهای گوناگون عناصر مختلف در هدف تولید شود، ضروری است ایزوتوپهای هرعنصررا جدا نمود. این کار را با روشهای شیمیایی از جمله استخراج با حلال ته نشینی تبادل یونی و تقطیر انجام می دهند.

 

 

کلید واژه ها:

افزودن دیدگاه


کد امنیتی
تصویر جدید

4892

Mattab

Mpastabligh