回旋加速器的组成与靶中的核反应 培训资料.ppt

* * * * * 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。 核反应 原子核 核反应概述 原子核 原子核的组成 原子核的物理特性 原子核的能级 原子核的力场 原子核的结合能 原子核的组成 原子核=质子(p) +中子(n) 。 p和n的质量基本相等 质子mp=1.007277u 中子mn=1.008665u 原子质量单位u=1.660565×10-27g 质子和中子统称为核子。 核子的总数A称为质量数。 p+ n p+ p+ p+ p+ n n n n p+ C 11 6 Carbon-11 n p+ n p+ n p+ p+ n p+ n n p+ p+ p+ p+ n n n F 18 9 Fluorine-18 原子核的物理特性 电荷：Q = + Z ? e （e =1.6027733 10-19库仑Ｃ） 质量：mA≈A? u 直径：数量级为10-14~10-15 mm 密度： 各种原子核的密度是相同的 ρ≈1017kg/m3 是水密度的10亿亿倍。 每立方厘米就有1亿吨的物质。 空间分配情况 原子核占据原子空间的极小部分。 原子直径 10－10 m，原子核直径 10－15～ 10－14 m 原子核直径只有整个原子直径的万分之一到十万分之一 原子核的体积只占整个原子体积的万亿分之一 原子核与绕行电子之间的绝大部分空间是空虚无物的 原子核的能级 核子的能量也是量子化的。 基态→最低能级，最稳定 激发态能级→其他能级 核子处在尽可能低的能级，原子核处于基态 核子吸收适当△E而跃进到高激发态能级 处在激发态能级的核子会自发地跳到低的能级上，并发射出γ射线。 原子核的力场 原子核内有两种力场： 质子之间的 库仑斥力。 核子之间的核力。 核力的特点： (1)核力很大： 核子间距在0.8~2.0fm (1fm=10-15m)时，核力为引力，比静电力大100倍。 核子间作用势 (2)力程很短： 核子间距大于10.0fm时，核力消失。 (3)斥力芯： 核子间距小于0.8fm 时，核力为斥力。 (4)电荷无关： 中子间、质子间、质子与中子间的核力相等。 (5)饱和性： 每个核子只与相邻核子相互作用。 原子核的力场 结合能 质量亏损与结合能 原子核中各核子质量之和 实际质量，差值称为质量亏损 亏损质量是在零散核子结合为原子核时转变为结合能释放出去了 著名的爱因斯坦质能方程：E=mc2 式中:c=3×108m/s为光在真空中的光速，m为物体的质量，E是物体的能量。 电子伏特： 1个电子跨越1伏特的电势差所获得的能量 常用keV表示能量单位，keV 与焦耳（J）之间的换算关系为：1 keV =1.6022×10-16J。 一个电