-۱ مقدمه

یکی از رادیوایزوتوپهاي مهمِ ایندیم، ۱۱۰mIn بانیمهعمر۶۹/۱ دقیقهو با %۶۲ واپاشیپوزیترون است کهدرپزشکی هستهایبرایتصویربرداریبهروشPETمورد استفاده قرار میگیرد. با افزایش استفاده از روش توموگرافی گسیل پوزیترون در پزشکی هستهاي، ترکیبات نشاندار شده با ۱۱۰mIn میتوانند گزینهي مناسب و بالقوهاي براي تصویربرداري به روش PET باشند. بهعنوان مثال برايپایشِ بافت پیوندي میتوان از آن استفاده کرد، خصوصاً زمانی که براي بررسی اثر درمان استفاده شده مجبور باشیم در بازههاي زمانی کوتاهی بررسی روي بیمار را تکرار کنیم .[۱]

نشاندارسازي سلولهاي خون بوسیله ۱۱۱In در تشخیص شرایط مختلفی چون سکته قلبی، تشکیل لخته، التهاب و عدم تثبیت بافت پیوندي مفید است. ولی بهدلیل نیمه عمر بالاي آن ۵۷) ساعت) نمیتوان از آن در تشخیص سریع عدم پیوند بافتهاي پیوندي در بیمار استفاده کرد، در عوض میتوان از ۱۱۰mInبا خصوصیاتی مشابه استفاده نمود .[۲]

سرعت گسترش بعضی از غدههاي سرطانی بسیار زیاد است، بنابراین تشخیص آنها هنگامی که هنوز تودهي ریزي هستند، در جلوگیري از پیشرفت و نابود کردن سریع آنها نقش بهسزایی دارد. همینطور در فرایند درمان غدد سرطانی، براي اطمینان از ریشهکن شدن کامل سلولهاي سرطانی، تصویري که بتواند تودههاي بسیار ریز را با وضوح مناسب، پس از درمان بافت مورد نظر دراختیار پزشکان قرار دهد،از اهمیت فراوانی برخوردار است. از ۱۱۰mIn میتوان در تشخیص تومورهاي ریز((<1cm و تومورهاي غدد درون ریز ازجمله لوزالمعده، و معده و روده استفاده کرد .[۳]

اولین دادههاي تجربی مربوط به واکنش هستهاي پروتون و کادمیوم توسط اوتوزاي و همکاران منتشر شد .[۴] پس از آن، دادههاي تجربی مربوط به واکنش (p,n) بعضی از ایزوتوپهاي کادمیوم از جمله۱۱۰Cd که منجر به تولید۱۱۰In میشد،بررسی شده و اولین تلاشها براي تولید مستقل ۱۱۰mIn توسط افراد مختلف پس از ۱۹۹۰ انجام شد. در سال ۱۹۹۱، براي تولید رادیوایزوتوپ مورد نظر، ژنراتور ۱۱۳In(p,xn)110Sn/110Inتولید شد .[۵] در ادامه این تحقیقات بر تولید رادیوایزوتوپ مذکور از طریق واکنشهاي(۱۱۰,natCd(p,nتاکید شد.

در اوایل قرن بیست و یک، لوبرینک و همکاران بار دیگر مواردي از کاربردهاي ۱۱۰mIn را بیان کرده، آخرین بار در سال ۲۰۰۲ طی یک تحقیق نشان دادند که استفاده از ۱۱۰mIn بجاي ۱۱۱In در ترکیب نشاندار ۱۱۱In-DTPA-D-he-octriotide میتواند نتایج بسیار دقیقتري را در تصویربرداريها فراهم آورد .[۶]

نکته قابل ذکر، تولید همزمان حالت پایه بلند عمر ۱۱۰gIn به همراه ۱۱۰mIn است که میتواند بهعنوان یک آلودگی ایزوتوپی بیولوژیکی مطرح شود.اما مسأله اساسی موجود، تعیین دقیق میزان آلودگی حاصل از ۱۱۰gIn است

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

که همراه ۱۱۰mIn تولید شده و جداسازي آن با روشهاي شیمیایی امکانپذیر نیست. در این کار علاوه بر اندازهگیري تجربی میزان تولید این ناخالصی، براساس یک چارچوب نظري استوار بر مدل اپتیکی [۷]، و همچنین با استفاده از روشی تحلیلی [۸] بر اساس شبیهسازي مونتکارلو، نرخ تولید ایزومري را محاسبه میکنیم.

-۲ روش کار

-۱-۲ تجربی

هدف کادمیوم به ضخامت ۴۸ میکرومتر، بر روي زیر لایه مس، با به کارگیري بهترین شرایط حمام [۹]، به روش آبکاري لایهنشانی شد.پس از ساخت هدف، با پارامترهاي انتخاب شده، بازه انرژیپروتون براي پرتودهی هدف کادمیوم، معادل ۱۵–۵MeVتعیین گردید.هدف در نظر گرفته شده پس از قرارگیري روي شاتل، در معرض بمباران پروتونی با انرژي ورودي ۱۵ مگاالکترون ولت تحت زاویه ۶ درجه با باریکهاي به شدت ۱۰۰µA به مدت یک ساعت قرار گرفت.

پس از پایان بمباران، هدف مسی به هاتسل انتقال و درون نگهدارنده قرار گرفت. کادمیوم طبیعی بمباران شده، روي زیرلایه مسی، به وسیله سیستم انحلال هدف که شامل گردش جریان مایع است، شسته شد. هدف بمباران شده به صورت عمودي در سیستم انحلال قرار گرفته و بلافاصله با استفاده از ۲۵ میلیلیتر اسیدبرمیک (HBr) خالص ۱۰ نرمال در دماي ۵۰ درجهي سطح هدف،شسته و محلول حاصل به بِشر منتقل شد.قطرهاي کوچک از بشر حاوي محصولات، از هات سل خارج شده و براي تعیین گاماهاي موجود در آن و اکتیویتهي آن ها، داخل آشکارساز HPGe قرار داده شد. وزن قطره غیر اشباع محصول ۱۲۴/۸mg ، و مدت زمان شمارش ۲۰۰ ثانیه بودند. همچنین فاصله نمونه تا آشکارساز ۳۰ سانتیمتر بود. جدول (۲) گاماهاي مشخصهي ایزوتوپهاي پایه و ایزومر ایندیم-۱۱۰ را نشان میدهد. براي محاسبه بهره تولید۱۱۰mIn و ۱۱۰gIn، بهترتیب از گاماهاي ۶۵۷/۷۶ keV و ۸۸۴/۶۹keV استفاده شد.

جدول -۲ مشخصات واپاشی هستههاي ۱۱۰mInو .۱۱۰gIn

رادیوایزوتوپ نیمهعمر Eγ (keV) Iγ (%)
۱۱۰mIn 69/1 دقیقه ۶۵۷/۷۶ ۹۸/۳
۱۱۲۵/۷۰ ۱/۰۲
۲۱۲۹/۵۳ ۲/۱۳
۱۱۰gIn 2211/49 1/76
4/9 ساعت ۴۶۱/۸۰ ۴/۷
۵۸۱/۹۳ ۸/۶
۵۸۴/۲۱ ۶/۴۹
۶۴۱/۶۸ ۲۵/۹
۶۵۷/۷۶ ۹۸/۳

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان
۷۰۷/۴۰ ۲۹/۵
۸۸۴/۶۹ ۹۲/۹
۹۳۷/۴۹ ۶۸/۴
۹۹۷/۲۶ ۱۰/۵۲

-۲-۲ ساختار نظري

براي یک ذرهیورودي خاص a، سطح مقطع اختصاصی در چارچوب یک مدل اپتیکی با پتانسیلهاي مشخص [۷] براي تمام ذرات خروجی و ممکن b قابل محاسبه است. تمام سطحمقطع هاي اختصاصی با تعداد پروتون و نوترونهاي یکسان، در کانال خروجی به عنوان یک سطح مقطع تولید کل منصوب به هسته نهایی Z , N ، واحد میشوند:
(۱)
production Z , Nexclusive i n , i p , id , i t , i h , i N Z ,
که در آن i n 0 i p 0 id 0 it 0 i h 0 i 0
exclusive سطح مقطع اختصاصی براي حالتی است که در آن کانال خروجی بهطور صریح به نوع وتعداد
ذرات خروجی معینی مرتبط میشود وin، ip، id، it، ihوiαبهترتیب بیانگر تعداد ذرات خروجی نوترون، پروتون، دوترون، تریتیون، ۳Heو آلفا هستند. دلتاهاي کرونکر به شکل زیر تعیین میشوند:

N 1 if i n id 2i t i h 2i N C N

(۲) ۰ otherwise

Z 1 if i p id it 2i h 2i Z C Z
0 otherwise,
که در آن اولین هسته مرکب شکلیافته از پرتابه و هدف، با Z C , N C نشان داده میشود.همچنین سطح مقطع
تولید براي یک هسته در حالت ایزومري، به شکلی مشابه از طریق رابطهي زیر بدست میآید:
(۳)
production , i Z , Niexclusive i n , i p , id , i t , i h , i N Z .
i n 0 i p 0 id 0 it 0 i h 0 i 0