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回旋加速器的生产 不可选则的参数：束流的能量是固定参数。 可选择的生产条件 核反应、束流的强度、轰击时间。 核素产额的影响因素 束流强度越高，核素产额越高。 轰击时间一般在核素的1~2个半衰期内完成，轰击时间太长，由于衰变，产额增加不明显。 产额的高低也依赖于靶的设计和构造以及靶物质的化学形式。 产额也与束流的能量有关。 18F的生产 半衰期：110 min 18O（p，n）18F核反应生产18F -最常用 靶材料为丰度≥95%的18O-H2O 与其他正电子核素（11C、13N、15O）相比，18F有如下优点： 半衰期较长，有相对较充足的标记和显像时间； 标记灵活，可标记芳烃，烷烃和含氨基、羟基、巯基的化合物等多种类型的有机化合物； 可取代有机分子中的氢原子、羟基和其他卤原子等。 11C的生产 半衰期：20 min 最常用的核反应为14N（P，α）11C。 靶材料为含有痕量O2的高纯N2气。 在11C-CO2的生产中应注意的影响因素： ① 靶气体氮气的纯度应大于99.9995% ② 与靶材料和辐射剂量有关，经质子轰击后会得到以11C-CO和11C-CO2两种形式存在的核素。当辐射剂量很低时，有利于前者的生成；而在中、高剂量的情况下，则利于后者的形成，适当延长轰击时间，利于11C-CO2生产。 ③ 靶系统的处理 在洗涤靶室后，可用无水乙醇脱水干燥替代真空干燥。安装后，用靶气体进行多次冲排。 11C的化学活性很强，经适当的化学反应可得到各种类型的11C标记的放射性药物。 13N 的生产 半衰期：10 min 多以16O（p,α）13N核反应生产13N 靶材料为16O-H2O加1mmol/L乙醇的水溶液。 经质子照射的靶水中13N主要以13N-NO3-、13N-NO2-、13N-NH4+和13N-羟胺形式存在。 较高氧化态13N的比例随辐射剂量的增加而增加，较低氧化态则随之减少 15O 的生产 半衰期：2.05 min 在低能加速器中，用15N（p，n）15O核反应生产15O， 靶材料为高度富集的15N-N2。 在中能加速器中，用16O（p，pn）15O核反应生产15O 靶材料是高纯氧气（6个9）。在轰击过程中会产生大量臭氧和少量的13N-氮氧化物。 在氘核加速器中，以14N（d，n）15O核反应生产15O 靶材料为N 2 (5个9) + 1%O2。 15O的主要标记化合物是15O-O2、15O-CO、15O-H2O。 * * * 回旋加速器 陈英茂 解放军总医院核医学科 核医学大型设备培训 2010-6-18 回旋加速器的发展历史 1929年，劳伦斯(Ernest Orlando Lawrence ；1901～1958；美国物理学家) 提出了回旋加速器的理论。 用磁场使带电粒子沿圆轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。 劳伦斯因回旋加速器的一系列成果获得了1939年诺贝尔物理学奖。 1938年，托马斯（L. H. Thomas）的研究，解决了相对论及横向聚焦的问题，为后来的等时性回旋加速器奠定了基础。 磁场沿方位角周期性变化，使加速粒子沿平衡轨道受到一个方位角周期性变化的磁场力，以维持轴向运动的稳定。同时，磁场沿粒子轨道一周的平均值也随半径逐渐增强，满足等时性场的要求。 1945年，通过改变加速电压的频率，解决相对论的限制。 60年代后，等时性回旋加速器得到了迅速发展。 回旋加速器的类型 加速粒子的带电性质： 1 正离子回旋加速器；2 负离子回旋加速器 加速粒子的种类数： 1 单粒子回旋加速器；2 多粒子回旋加速器 加速器的构造： 1 卧式回旋加速器；2 立式回旋加速器 医用回旋加速器多为负离子回旋加速器 回旋加速器的理论基础 电场力： 带电粒子在电场中跨过电位差U时， 获动能Ek=qU 洛伦兹力： 带电粒子以速度 v 在磁场 B 中运动时， 会受到一个力--洛伦兹力 F 的作用：F=q(v x B) F= qvB sinθ 洛伦兹力总是与 v 和 B 垂直，因此不做功，但使粒子不断改变运动方向 带电粒子在磁场中的圆周运动： 粒子以初速度 v 垂直进入均匀磁场中，在洛伦兹力作用下作圆周运动，向心加速度v2/r，向心力为洛伦兹力qvB， qvB=mv2/r || v/r = qB/ m || v = Bq/ m r 粒子回旋频率：fc=v/(2πr)=qB/(2πm)：与v、r无关，取决于B和q/m 相对论中的质量与能量 粒子的静止质量为m0，运动质量为m；根据相对论原理 粒子的静止能量为ε0，总能量为ε 磁场 毕奥-萨伐尔定律 = 电流通过螺线管中：B=μ0nI 磁介质增强磁场：安培分子环流假说 -- 电子绕核旋转