دوره 33، شماره 12 - ( اسفند 1401 )                   جلد 33 شماره 12 صفحات 838-823 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Hasani M, Azadbar A. Comparison of Copper-61 Radioisotop Production Yield via Reactions of 64Zn(p,α)61Cu, natZn(p,x)61Cu, 61Ni(p,n)61Cu, and natNi(p,x)61Cu in Hospital Cyclotron using TALYS, EMPIRE, and MCNPX Nuclear Codes. Studies in Medical Sciences 2023; 33 (12) :823-838
URL: http://umj.umsu.ac.ir/article-1-5874-fa.html
حسنی مایده، آزادبر علیرضا. مقایسه بهره تولید رادیوایزوتوپ مس-61 از طریق واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سیکلوترون‌های بیمارستانی با استفاده از کدهای هسته‌ای TALYS، EMPIRE و MCNPX. مجله مطالعات علوم پزشکی. 1401; 33 (12) :823-838

URL: http://umj.umsu.ac.ir/article-1-5874-fa.html


استادیار مهندسی هسته‌ای- پرتوپزشکی، گروه مهندسی پرتوپزشکی، دانشکده فنی مهندسی، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران (نویسنده مسئول) ، arash_azadbar@yahoo.com
چکیده:   (789 مشاهده)
پیش‌زمینه و هدف: مس-61 (61Cu) رادیوایزوتوپی با نیمه‌عمر 33/3 ساعت است که یا با گسیلβ+  (61 درصد) و یا با گیراندازی الکترون (39 درصد) به ایزوتوپ نیکل-61 واپاشی می‌شود. از این رادیوایزوتوپ می‌توان در بررسی خون‌رسانی قلب و تصویربرداری از بافت‌های سرطانی کم اکسیژن با PET استفاده کرد. 61Cu عمدتاً از طریق بمباران هدف‌هایی از جنس روی (Zn)، نیکل (Ni) و کبالت (Co) در سیکلوترون‌های متوسط تولید می‌شود. هدف از این مطالعه، بررسی بهره تولید 61Cu تحت واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سیکلوترون‌های بیمارستانی بود.
مواد و روش‌ کار: در این مطالعه مداخله‌ای، توابع برانگیختگی این واکنش‌ها توسط کدهای TALYS-1/96 و EMPIRE-3-2-2 محاسبه‌شده و بهترین انرژی با بیشترین سطح مقطع واکنش و کمترین ناخالصی تولیدی، تعیین ‌شد. توان ایستانندگی و ضخامت هدف در انرژی انتخابی توسط کد SRIM-2013 محاسبه شد. بهره تولید 61Cu با انتگرال‌گیری از فرمول بهره تولید در محیط MATLAB به دست آمد و با نتایج حاصل از شبیه‌سازی MCNPX-2/6 و نتایج تجربی مقایسه ‌شد.
یافته‌ها: حداکثر بهره حاصل از کد TALYS برای واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu به ترتیب در انرژی‌های 14، 14، 9 و MeV 20 برابر با 29/113، 07/55، 51/498 و MBq/µAh 51/46 بود. حداکثر بهره حاصل از کد EMPIRE برای واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu به ترتیب در انرژی‌های 14 و MeV 9 برابر با 24/183 و MBq/µAh 21/497 بود. حداکثر بهره حاصل از کد MCNPX برای واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژی‌های 14 و‌ MeV 9 به ترتیب برابر با 73/90 و MBq/µAh 26/470 بود. حداکثر بهره تجربی واکنش‌های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژی‌های 14 و MeV 9 به ترتیب برابر با 155 و MBq/µAh 32/461 بود.
بحث و نتیجه‌گیری: از مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی و تجربی می‌توان دریافت که این نتایج در واکنش 61Ni(p,n)61Cu در انرژی‌ MeV 9 توافق خوبی باهم دارند و این واکنش در این انرژِی، بهترین واکنش برای تولید 61Cu در سیکلوترون‌های بیمارستانی است.
متن کامل [PDF 1195 kb]   (559 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي(توصیفی- تحلیلی) | موضوع مقاله: فیزیک پزشکی

فهرست منابع
1. Williams HA, Robinson S, Julyan P, Zweit J, Hastings D. A comparison of PET imaging characteristics of various copper radioisotopes. European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 2005;32:1473-80. [DOI:10.1007/s00259-005-1906-9] [PMID]
2. Rowshanfarzad P, Sabet M, Jalilian AR, Kamalidehghan M. An overview of copper radionuclides and production of 61Cu by proton irradiation of natZn at a medical cyclotron. Appl Radiat Isot 2006;64(12):1563-73. [DOI:10.1016/j.apradiso.2005.11.012] [PMID]
3. Laforest R, Dehdashti F, Lewis JS, Schwarz SW. Dosimetry of 60/61/62/64 Cu-ATSM: a hypoxia imaging agent for PET. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2005;32:764-70. [DOI:10.1007/s00259-004-1756-x] [PMID]
4. Szymański P, Frączek T, Markowicz M, Mikiciuk-Olasik E. Development of copper based drugs, radiopharmaceuticals and medical materials. Biometals 2012;25:1089-112. [DOI:10.1007/s10534-012-9578-y] [PMID] [PMCID]
5. Cohen BL, Newman E. (p, pn) and (p, 2 n) Cross Sections in Medium Weight Elements. Phys Rev 1955;99(3):718. [DOI:10.1103/PhysRev.99.718]
6. Cumming J. Decay of 61Zn. Phys Rev 1959;114(6):1600-4. [DOI:10.1103/PhysRev.114.1600]
7. Williams DC, Irvine Jr JW. Nuclear Excitation Functions and Thick-Target Yields: Zn+ d and Ar 40 (d, α). Phys Rev 1963;130(1):265. [DOI:10.1103/PhysRev.130.265]
8. Bryant E, Cochran D, Knight J. Excitation Functions of Reactions of 7-to 24-MeV He 3 Ions with Cu 63 and Cu 65. Phys Rev 1963;130(4):1512. [DOI:10.1103/PhysRev.130.1512]
9. Cogneau M, Gilly L, Cara J. Absolute cross sections and excitation functions for deuteron-induced reactions on the nickel isotopes between 2 and 12 MeV. Nucl Phys A 1967;99(4):686-94. [DOI:10.1016/0375-9474(67)90379-X]
10. Williams I, Fulmer C. Excitation functions for radioactive isotopes produced by protons below 60 MeV on Al, Fe, and Cu. Phys Rev 1967;162(4):1055. [DOI:10.1103/PhysRev.162.1055]
11. Fulmer C, Williams I. Excitation functions for radioactive nucleides produced by deuteron-induced reactions in copper. Nucl Phys A 1970;155(1):40-8. [DOI:10.1016/0375-9474(70)90077-1]
12. Tanaka S, Furukawa M, Chiba M. Nuclear reactions of nickel with protons up to 56 MeV. J Inorg Nucl Chem 1972;34(8):2419-26. [DOI:10.1016/0022-1902(72)80187-8]
13. Homma Y, Murakami Y. Production of 61Cu by α-and 3He bombardments on cobalt target. Chem Lett 1976;5(5):397-400. [DOI:10.1246/cl.1976.397]
14. Muramatsu H, Shirai E, Nakahara H, Murakami Y. Alpha particle bombardment of natural nickel target for the production of 61Cu. Int J App Radiation Isotopes 1978;29(11):611-4. [DOI:10.1016/0020-708X(78)90094-7]
15. Tolmachev V, Lundqvist H, Einarsson L. Production of 61Cu from a natural nickel target. Appl Radiat Isot 1998;49(1-2):79-81. [DOI:10.1016/S0969-8043(97)00235-2] [PMID]
16. Szelecsényi F, Suzuki K, Kovács Z, Takei M, Okada K. Production possibility of 60, 61, 62Cu radioisotopes by alpha induced reactions on cobalt for PET studies. Nucl Instrum Methods Phys Res B 2002;187(2):153-63. [DOI:10.1016/S0168-583X(01)00923-5]
17. Cohen B, Newman E, Charpie R, Handley T. (p, pn) and (p, α n) Excitation Functions. Phys Rev 1954;94(3):620. [DOI:10.1103/PhysRev.94.620]
18. Levkovski V. Cross sections of medium mass nuclide activation (A= 40-100) by medium energy protons and alpha-particles (E= 10-50 MeV). Inter-Vesi, Moscow, USSR. 1991.
19. Gyürky G, Fülöp Z, Halász Z, Kiss G, Szücs T. Direct study of the α-nucleus optical potential at astrophysical energies using the Zn 64 (p, α) Cu 61 reaction. Phys Rev C 2014;90(5):052801. [DOI:10.1103/PhysRevC.90.052801]
20. Uddin M, Khandaker M, Kim K, Lee Y, Kim G. Excitation functions of the proton induced nuclear reactions on natZn up to 40 MeV. Nucl Instrum Methods Phys Res B 2007;258(2):313-20. [DOI:10.1016/j.nimb.2007.02.089]
21. Asad AH, Chan S, Morandeau L, Cryer D, Smith SV, Price RI. Excitation functions of natZn (p, x) nuclear reactions with proton beam energy below 18 MeV. Appl Radiat Isot 2014;94:67-71. [DOI:10.1016/j.apradiso.2014.07.008] [PMID]
22. Szelecsényi F, Blessing G, Qaim S. Excitation functions of proton induced nuclear reactions on enriched 61Ni and 64Ni: Possibility of production of no-carrier-added 61Cu and 64Cu at a small cyclotron. Appl Radiat Isot 1993;44(3):575-80. [DOI:10.1016/0969-8043(93)90172-7]
23. Singh B, Sharma MK, Musthafa M, Bhardwaj H, Prasad R. A study of pre-equilibrium emission in some proton-and alpha-induced reactions. Nucl Instrum Methods Phys Res A 2006;562(2):717-20. [DOI:10.1016/j.nima.2006.02.030]
24. Aslam M, Qaim SM. Nuclear model analysis of excitation functions of proton, deuteron and α-particle induced reactions on nickel isotopes for production of the medically interesting copper-61. Appl Radiat Isot 2014;89:65-73. [DOI:10.1016/j.apradiso.2014.02.007] [PMID]
25. Tingwell CIW, Hansper VY, Tims SG, Scott AF, Sargood DG. Cross sections of proton induced reactions on 61Ni. Nucl Phys A 1988;480(1):162-74. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/0375-9474(88)90390-9 [DOI:10.1016/0375-9474(88)90390-9]
26. Antropov A, Gusev V, Zhuravlev Y, Zarubin P, Kolozhvari A, Smirnov A. Total cross sections of (p, n) reaction on the nuclei of isotopes nickel and zink at E (p) ¼5-6. MeV. Bull Russ Acad Sci: Phys 1992;56:1829.
27. Al Saleh F, Al Mugren KS, Azzam A. Excitation functions of (p, x) reactions on natural nickel between proton energies of 2.7 and 27.5 MeV. Appl Radiat Isot 2007;65(1):104-13. [DOI:10.1016/j.apradiso.2006.06.013] [PMID]
28. Adel D, Mohamed GY, Yousef Z, Abd El Wahab M, Ditroi F, Takács S, et al. Experimental investigation and theoretical evaluation of proton induced nuclear reactions on nickel. Appl Radiat Isot 2020;159:109094. [DOI:10.1016/j.apradiso.2020.109094] [PMID]
29. Amjed N, Tárkányi F, Hermanne A, Ditroi F, Takacs S, Hussain M. Activation cross-sections of proton induced reactions on natural Ni up to 65 MeV. Appl Radiat Isot 2014;92:73-84. [DOI:10.1016/j.apradiso.2014.06.008] [PMID]
30. Hermanne A, Rebeles RA, Tárkányi F, Takacs S. Excitation functions of proton induced reactions on natOs up to 65 MeV: Experiments and comparison with results from theoretical codes. Nucl Instrum Methods Phys Res B 2015;345:58-68. [DOI:10.1016/j.nimb.2014.12.051]
31. Uddin MS, Chakraborty AK, Spellerberg S, Shariff MA, Das S, Rashid MA, et al. Experimental determination of proton induced reaction cross sections on natNi near threshold energy. Radiochimica Acta 2016;104(5):305-14. [DOI:10.1515/ract-2015-2527]
32. Feghhi SA, Gholamzadeh Z, Alipoor Z, Zali A, Joharifard M, Aref M, et al. A benchmark study on uncertainty of ALICE ASH 1.0, TALYS 1.0 and MCNPX 2.6 codes to estimate production yield of accelerator-based radioisotopes. Pramana 2013;81:87-101. [DOI:10.1007/s12043-013-0554-z]
33. Tárkányi F, Ignatyuk A, Hermanne A, Capote R, Carlson B, Engle JW, et al. Recommended nuclear data for medical radioisotope production: diagnostic positron emitters. J Radioanal Nucl Chem 2019;319:533-666. https://doi.org/10.1007/s10967-018-6380-5 [DOI:10.1007/s10967-018-6142-4]
34. Aslam M, Qaim S. Nuclear model analysis of excitation functions of proton and deuteron induced reactions on 64Zn and 3He-and α-particle induced reactions on 59Co leading to the formation of copper-61: Comparison of major production routes. Appl Radiat Isot 2014;94:131-40. [DOI:10.1016/j.apradiso.2014.08.001] [PMID]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله مطالعات علوم پزشکی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Studies in Medical Sciences

Designed & Developed by : Yektaweb