وبلاگ

بررسی و مطالعه شرایط بهینه تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر با استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی موضوع مورد تحقیق پروژه حاضر است. رادیوایزوتوپ‌های کوتاه عمر که درپزشکی کاربرد دارند شامل:18F (110 دقیقه)؛ 13N (10دقیقه)؛  15O (5/2 دقیقه)؛ 11C (20دقیقه) هستند. تکنیک تصویربرداری گسیل پوزیترونی با استفاده از این رادیوایزوتوپ ها مزایای گسترده ای نسبت به سایر روش ها دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از : آشکارسازی بافت های سرطانی ، تعیین گسترش آن در بدن ، بررسی موثر بودن عمل درمان، تعیین بازگشت مجدد سرطان پس از عمل، تعیین اثرات حمله قلبی. استفاده از سیکلوترون تصویربرداری گسیل پوزیترونی را به روشی گرانقیمت تبدیل کرده است. بنابراین لازم است سایر روش ها مورد بررسی قرار گرفته تا هزینه ها را کاهش داده و امکان استفاده از آن را برای همه فراهم کرد. به همین منظور دستگاه پلاسمای کانونی به دلایل گفته شده مورد توجه جدی قرار گرفته است. اهداف مورد بررسی در این تحقیق شامل: 1) آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و مطالعه فازهای مختلف آن. 2) بررسی مکانیسم های شتاب و مطالعه طیف دوترون های پر انرژی شامل روش های اندازه گیری طیف های دوترون 3) بررسی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی. 4) شرایط بهینه سازی شامل: محاسبه اکتیویته طیف های آزمایشگاهی، رابطه بین توان تابع نمایی و اکتیویته و همچنین برای بهینه سازیِ تولید رادیوایزوتوپ ها می توان در مد تکرار کارکرده و یا انرژی دستگاه را بالا برد و یا شرایط دیگر را بررسی کرد.

فصل اول

آشنایی  با دستگاه پلاسمای کانونی و کاربردهای آن

دستگاه پلاسمای كانونی یكی از پرکاربردترین دستگاه‌هایی است كه درتحقیقات گداخت هسته‌ای بكار می رود. در سالهای 1960 و 1965 ، به ترتیب فیلیپوف و مدر نتایج تحقیقاتشان در خصوص پلاسمای كانونی را كه به طور مستقل از یكدیگر انجام شده بود، منتشر كردند و به این ترتیب دو ساختار مختلف پلاسمای كانونی تحت عنوان های فیلیپوف[1] و مدر[2] مطرح شدند و از آن پس            آزمایشگاه‌های فراوانی

 در سرتا سر دنیا بنا نهاده شد[1,2]. بررسی آماری منابع منتشر شده در رابطه با پلاسمای كانونی در دهه های اخیر نشان می‌دهد كه بیشترین حجم تحقیقات در این زمینه به ترتیب به كشورهای آلمان، روسیه، آمریكا، آرژانتین، مالزی، هند و ایتالیا اختصاص یافته است.

دستگاه پلاسمای کانونی از دو بخش اساسی تشکیل شده است: عناصر اصلی وعناصر جانبی. عناصر اصلی شامل محفظه تخلیه، سوئیچ اسپارك گپ و بانک های خازنی می‌باشد و عناصر جانبی شامل سیستم تغذیه الکتریکی، سیستم خلاء، سیستم تزریق گاز و دستگاه های داده‌پردازی و تشخیصی ‌می‌باشند. در این سیستم‌ها ستون پلاسما دارای ویژگی‌هایی از قبیل:1) بسیار داغ، به طوری که با مطالعات انجام شده بر روی گسیل اشعه ایکس نرم دمای الکترون ها در حدود چند keV تخمین زده شده است. در دستگاه‌‌هایی در محدوده انرژی چند کیلو ژول تا چند مگا ژول دمای الکترون در ستون پلاسما 0.4-1keV اندازه گیری شده است.2)بسیار چگال، میانگین چگالی در دستگاه‌های بزرگ وکوچک در حدود 3 1018cm-3 می‌باشد. چگالی خیلی بالا معمولا در یک فاصله زمانی خیلی کوتاه بدست می‌آید. یک ویژگی خاص در دستگاه نوع فیلیپوف محدوده چگالی کم است.3) طول عمر بسیار کوتاه ، پلاسمای کانونی نوع مدر معمولا در حدود 30-400 ns و در دستگاه فیلیپوف طول عمری در حدود 100 ns دارد. 4) معمولا ابعاد ستون پلاسما  1-2 mmبرای قطر و 10-30 mm برای طول تخمین زده شده است[17].