المقاطع العرضية لتفاعلات القنص والجسيمات المشحونة لانتاج نظائر اليود الطبي المشع == Capture and Charged Particles Reactions Cross Sections for Production of Iodine Medical Radioisotopes
Author name:
رغد سعدون محمد
Supervisor name:
ايمان طارق العلوي
General topic:
Physics
Specific topic:
Solid State and Materials Physics
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1838 - p.pdf
Abstract:
تعددت الوسائل التي يحاول الاطباء من خلالها الكشف المبكر عن الامراض السرطانية ومن ثم السيطرة عليها قبل ان تتفاقم ويصعب علاجها. ان اخر ما توصل اليه الطب الحديث للحد من انتشار هذه الامراض هو استخدام نظائر المواد المشعة في علاج بعض الامراض وتشخيص البعض الاخر حيث يلعب النشاط الاشعاعي المنبعث من انحلال النظائر المشعة مثل انبعاث الكترونات اوجر والبوزترونات واشعة كاما دورا هاما في التطبيقات الطبية التشخيصية والعلاجية, ان الانوية المشعة ذات الاعمار النصفية الصغيرة (بضع ساعات) تكون ملائمة للحالات التشخيصة وهذا مايسمى التصوير بواسطة الانبعاث البوزتروني (PET) او بقياس طاقة فوتون كاما المنفرد (SPET) حيث تعطي هذه التقنيات صور ثلاثية الابعاد للعضو المراد فحصه, اما الحالات العلاجية فان الاشعة المؤينة المنطلقة لمسافات قصيرة تكون ملائمة لاختراق الانسجة وتغير تركيب الحمض النووي للانسجة المصابة. هذه النظائر يتم انتاجها بواسطة معجلات او مفاعلات نووية خاصة لهذه الاغراض ومن ثم يتم التاكد من نقائها من الشوائب النووية التي تظهر في عملية الانتاج قبل اعطائها للمريض . مما تقدم تم اختيار نظائر اليود المشع (I; A= 119→126, 128, 130, 131) في هذه الدراسة لان معظم نظائره ذات اعمار نصفية ملائمة للحالات العلاجية والتشخيصية. ان الطرق الرئيسية لانتاج اليود هو باستخدام الاهداف , , والتي تضمنت 38 تفاعل مباشر و9 تفاعلات غير مباشرة. وقد تم حساب المقاطع العرضية لتفاعلات (p,γ)و (p,α)و(p,xn) و(d,xn) و(α,xn) لانتاج نظائر اليود المشع حيث تم تقييمها في العمل الحالي اعتمادا على القيم العملية المتوفرة في مكتبة (EXFOR) التابعة لوكالة الطاقة الذرية الدولية (IAEA) حيث احتوت مكتبة (EXFOR) على البيانات العملية للمقاطع العرضية المقاسة لعدة سنوات سابقة ولعدة باحثين حتى الوقت الحالي. ان افضل التفاعلات لانتاج I - 123 هما و, وكذلك افضل التفاعلات لانتاج I - 124 هما و, ولانتاج I - 125 فان افضل تفاعل هو كون هذه التفاعلات تتمتع بانتاج عالي وشوائب قليلة ضمن مدى طاقي قليل. وان افضل تفاعل لانتاج I - 131 هو التفاعل غير المباشر لاهميته باستخدامه في (SPET) لغرض تصوير الغدة الدرقية وكذلك لعلاج سرطان الغدة الدرقية. لقد تم تحليل مديات الطاقة الكاملة لكل تفاعل وقد تم اعادة حساب المقاطع العرضية بفترات صغيرة لطاقة البروتون او الديتريون او جسيمة الفا الساقط بلغت (0.01MeV) مع الاخطاء المرافقة لها. وبذالك تم حساب المقاطع العرضية المختارة لانتاج نظائر اليود المشع وايجاد معادلات الملائمة من نوع Polynomials لعدة مراتب n= 4→10 والتي تربط بين تغير المقطع العرضي مع الطاقة والتي يمكن استخدامها للتنبؤ بقيم المقاطع العرضية غير المحسوبة. لقد تم حساب مستوى الشوائب التي تظهر في عمليات انتاج النظائر التي لها اعلى تطبيقات طبية واختيار افضل منطقة ذات مدى طاقة يتم تحديده باستخدام السايكترون للحد من ظهور الشوائب النووية وتم الحصول على توافق جيد بين النتائج النظرية والنتائج العملية المتوفرة. لقد تم حساب قدرة الايقاف على اساس صيغة زكلر من اجل حساب ناتج (yield) كل تفاعل وحساب سمك الهدف. وقد تم حساب قيمة Q وطاقة العتبة وطاقة الربط والمقاطع العرضية لنظائر اليود المختارة. تم بناء البرامج الحسابية Recom.m وStopp.m وStopd.m وStopa.m وYield.m وImpurity.m في العمل الحالي باستخدام Matlab - 8 اضافة لاستخدام برنامج SRIM (2003) لاجراء الحسابات. | There are many ways in which doctors attempt to early detection of cancer and then control it before it worsen and becomes difficult to treat. The latest findings of modern medicine to reduce the spread of these diseases is the use of isotopes of radioactive Iodine in the treatment of some diseases and diagnosis of others where it plays radioactivity emitted from the dissolution of radioactive isotopes, such as the emission of Auger electrons, positrons and gamma rays which play an important role in medical applications of diagnostic and therapeutic. The half - life of radioactive nuclei with a few hours are appropriate for situations diagnostic and this called imaging by Positron Emission Tomography (PET) or Single Photon Emission Tomography (SPET). These techniques give a three - dimensional picture of the organ to be scan, either cases the therapeutic ionizing radiation emitted over short distances are appropriate to penetrate the tissue and change the structure of DNA of the infected tissue. These principals are produced by accelerators or nuclear reactors, especially for this purpose and then be sure of the purity of nuclear impurities that appear in the production process before giving it to the patient. Isotopes of radioactive Iodine (I; A= 119→126, 128, 130, 131) have been selected in the present work. Since they have suitable half - life that could be used for treatment and diagnostic. The main production routes, use , , targets, including 38 direct reactions and 9 indirect reactions. Exciitation functions for proton, deuteron and alpha particles for the reactions (p,xn), (p,α), (p,γ), (d,xn), (α,xn) (n,p) for the production of isotopes of radioactive Iodine have been evaluated using an experimental of energy of incident particles and cross sections published in the International Atomic Energy Agency (IAEA), especially (EXFOR) library which measured cross sections for different authors and for several years prior to the present. The best reactions for the production of Iodine - 123 are the reaction and reactions, while the best reactions for the production of Iodine - 124 are and reactions. For the production of Iodine - 125, the best reaction is , because it possesses less impurities and low energy ranges and higher yields. While the best indirect reaction for the production of Iodine - 131 is for its importance using in (SPET) for imaging of the thyroid gland and as a therapy by thyroid cancer. The analysis of a complete energy range has been done for each interaction. The cross sections are reproduced in fine steps of incident proton or deuteron or alpha particle energy in 0.01MeV intervals with their corresponding error. Therefore, the selected cross section for the production of radioactive Iodine isotopes have been calculated with a polynomials fitting with a degree n=4→10 that could be used for the prediction of un calculated cross sections. Level of impurities that appear in the isotope production processes that which have the highest medical applications have been calculated. The best area of useful energy range has been chosen by using cyclotron to reduce the appearance of nuclear impurities The stopping power according to Zeigler formulae was used in order to obtain the yield for each reaction and to calculate the target thicknes. Q - value, threshold energy and binding energy for selected Iodine isotopes were also calculated. The programmes of Recom.m, Stopp.m, Stopd.m, Stopa.m, Yield.m and Impurity.m, have been built in the present work using Matlab - 8 to calculate the results of the present work, as well as SRIM (2003) program were used
