铜-67生产的截面模拟gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

放射性核素67Cu (T1/2=62 h)是一种重要的正电子发射器，适用于SPECT成像和治疗相结合。考察了68Zn(p,2p)67Cu、70Zn(p，α)67Cu和64Ni(α，p)67Cu三种反应。使用核模型代码TALYS-1.6，数据分析通常限制在约50 MeV。这一结果与前人的实验和文献中的其他理论工作相比较。利用放射性核素产率方程，计算得到70Zn(p， α)67Cu反应的厚靶产率为6.3 MBq/μA。研究了某些操作参数对铜67粗靶收率的影响，采用标准积分法得到了粗靶收率的数值方程。对67Cu的各种生产工艺进行了比较。70Zn (p, n) 64Cu反应，利用一个高度富集的目标，是选择的方法，如果低能回旋加速器可用gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

^64gydF4y2Ba铜产量，激发函数，计算厚靶产量gydF4y2Ba

简介gydF4y2Ba

的放射性同位素gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜是一种很有前途的分子靶向放射性药物金属同位素。半衰期62小时，衰变100%通过释放β粒子，最大能量为0.6 MeV。发射的γ射线分别为184.6 keV(48.7%)、93.3 keV(16.1%)和91.3 keV (7.0%) (NUDAT数据库)。的形式被广泛使用gydF4y2Ba生物医学gydF4y2Ba单光子发射的衬底药剂gydF4y2Ba电脑gydF4y2Ba计算机断层扫描(SPECT)gydF4y2Ba诊断gydF4y2Ba同时用于癌症的靶向放射治疗最常见的生产方法gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜利用gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn + p→gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu + 2(或gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn (p, 2p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜)的反应。生产目标gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜被富集gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌(94%)。的gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌首先被制备并电镀到金圆盘上。然后将目标插入回旋加速器进行质子轰击;然后gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜是通过溶剂萃取从目标锌或镍中分离出来的。富集的镍和锌由于成本高，可以回收并重新用于未来的轰炸。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．本文的目的是为了获得最佳的生产产量gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba在一定质子能量范围内，铜在富集镍和锌靶上的反应。在本研究中可能产生的gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜的gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌(p 2 p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜、gydF4y2Ba^70gydF4y2Ba锌(pα)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi(α,p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜被考虑。文献报道的这些反应的激发函数与用TALY-1.6代码计算的理论激发函数符合得很好，如图所示gydF4y2Ba图1 - 3gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

Talys计算gydF4y2Ba

Taly 's是一种计算机代码gydF4y2Ba系统gydF4y2Ba用于核反应的分析和预测。其背后的基本目标gydF4y2Ba建设gydF4y2Ba是gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba核反应涉及中子，光子，氘核，triton, 3He和α粒子，在1kev - 200 MeV。最重要的参数涉及核理论，这些参数直接用于理论计算所考虑的反应的激发函数，其能量范围可达50兆电子伏。质子和中子的TALYs的默认光学模型势(omp)来自局部和全局参数化[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]而氘核、triton、太阳子和α粒子的omp则基于折叠方法[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．根据核的结构，直接反应的计算可以采用耦合通道法、畸变波born近似、弱耦合模型来描述巨共振。在所有的计算中都使用了直接反应的默认选项。在Hauser-Feshbach模型和Moldauer宽度涨落修正模型的框架内处理复合核，[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]用激子进行预平衡反应计算[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

核反应截面的产生gydF4y2Ba

在最优能量范围的估计gydF4y2Ba生产gydF4y2Ba对铜的横截面采用回旋加速器gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌(p 2 p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜、gydF4y2Ba^70gydF4y2Ba锌(pα)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi(α,p)gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu是它们各自粒子能量的函数，使用Taly的代码生成。这是通过向代码输入参数来完成的，如入射粒子、粒子能量、适当的目标和目标的原子质量，然后将数据提交给代码运行。经过处理后，将各种反应通道的截面进行分组并显示到代码的输出中。gydF4y2Ba

利用理论截面值，利用SRIM-2013方法计算出铜-67的厚靶产率。厚靶产量(y)采用辛普森数值积分法计算。gydF4y2Ba

(1）gydF4y2Ba

其中Na是阿伏伽德罗数，M是目标元素的目标原子量，σ(E)是反应截面的函数gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba， λ为乘积的衰减常数，t为照射时间，I为弹丸电流，S(E)为目标停止功率(SRIM, 2013)，单位为MeVcmgydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^{－1gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

厚靶放射性核素产率的估算gydF4y2Ba

厚靶放射性核素产率(Y)用eqn表示。(1)和横截面σ(E)的表达式gydF4y2Ba

（2）gydF4y2Ba

并给出了停力S(E)的数学方程gydF4y2Ba

（3）gydF4y2Ba

替换命令。(2)和(3)代入eqn。(1)是gydF4y2Ba

（4）gydF4y2Ba

其中极限E1和E2分别代表入射质子能量和出口质子能量gydF4y2Ba

提出并化简常数eqn。(4)成为gydF4y2Ba

（5）gydF4y2Ba

然后eqn。(4)可写成gydF4y2Ba

(6）gydF4y2Ba

Ni→64=7.6398和Zn→70=9.3942的电离能(Ip)(原子和离子的电离能:为IAU研讨会210准备(瑞典乌普萨拉，2002)gydF4y2Ba

将K1和K2的值代入eqn。(5)gydF4y2Ba生产gydF4y2Ba收益方程变成gydF4y2Ba

(7）gydF4y2Ba

对上述方程进行标准积分，最终的放射性同位素生产产率方程为gydF4y2Ba

（8）gydF4y2Ba

其中t为辐照时间(小时)，x为辐照厚度(μm)， E2和E1为入射和输出能量(MeV)。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

截面的评价gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜反应gydF4y2Ba

侯赛因(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]和塔坎尼[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]进行了核反应截面的实验测量gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜的反应。本工作还着重于用Talys码对相同反应的核反应进行理论测量。分析图表可以看出，三个研究作品的激励函数在15 MeV时从10 MeV急剧增加，峰值艺术截面值分别为19.4 mb、13.6 mb和12.1 mb。激发函数呈指数下降直到27 MeV。侯赛因在哪里[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]和塔坎尼[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]随着能量的增加而保持相当稳定。但随着截面和能量的增加，从33兆电子伏开始，功又急剧上升。gydF4y2Ba

截面的评价gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn (p, 2p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜反应gydF4y2Ba

的反应gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌(p 2 p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba从而导致铜的产生gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu是使用Taly 's code(2015)和Hussain [gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]和塔坎尼[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]通过实验测量相同反应的反应截面。观察到三个作品的激发函数从20 MeV开始急剧上升。这项工作的最大横截面为16mb，在50 MeV和Hussain [gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]和塔坎尼[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]分别为9.9 MB和8.2 MB。但是，在相同的能量范围内，实验测得的反应截面比理论测得的反应截面要小，如下图所示。gydF4y2Ba

截面的评价gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi (α， p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜反应gydF4y2Ba

的激励函数gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi (α， p)gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu和Hussain [gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]中显示了相同的反应gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba在下面。从图中可以清楚地看出，两种功的激励函数从12 MeV急剧上升到约19 MeV，在22 MeV的横截面值(22.9 mb)处Hussain图有偏差，而该功在19 MeV的横截面值(19.8 mb)处达到峰值。在两个激发函数的最大峰值时，它们呈指数下降到约45兆电子伏，随着质子能量的增加而保持相当稳定。gydF4y2Ba

铜-67粗靶收率的计算gydF4y2Ba

分析了反应激发函数的现有理论资料gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba锌(p 2 p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜、gydF4y2Ba^70gydF4y2Ba锌(pα)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi(α,p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜。这些数据现在可以用来计算生产产量使用SRIM代码停止功率gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba在一定的能量范围内通过给定的反应得到Cu。利用eqn得到了产率(MBq/μA)和粒子能量(MeV)的数值阀值。(1).我们给出的厚目标收益率从gydF4y2Ba图4 - 6gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

分析以上三张图，为质子诱导反应的依据gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn，计算出67 C的积分产率;在17 MeV时达到6.6 MBq/μAh。相比之下，IAEA正在进行的CRP在相同能量下建议为2.70 MBq/μAh, Hussain在相同能量下报告为2.40 MBq/μAh。如果质子被打开gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn在35mev质子时的计算产额为2.20 MBq/μAh，在40mev质子时则增加到4.08 MBq/μAh。根据IAEA的CRP，该反应在相同能量下的积分产率推荐值为1.61 MBq/μAh和2.30 MBq/μAh。在相同的能量范围内，侯赛因之前计算过的积分产量gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu为2.0 MBq/μAh和3.8 MBq/μAh。同样，对于α-粒子gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi，在15 MeV时计算的积分产额为26.5 kBq/μAh，在20 MeV时增加到168 kBq/μAh。Hussain和Qaim之前用他们自己的数据计算出了gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu在15mev和20mev下分别为25.3 kBq/μAh和167 kBq/μAh。gydF4y2Ba

铜-67的生产路线比较gydF4y2Ba

医用放射性核素的生产gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba通过反应生成CugydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi (α， p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜、gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn (p, 2p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜。相应的粒子能量和评估的反应截面值被提及。阐明了在不同能量区域通过不同的核反应进行生产的可能性。化学反应学:对生产的所有反应的研究gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu得到的结论是gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba在低能量回旋加速器可用的情况下，铜反应应是选择的方法。这一路线的主要优势是产品的放射化学纯度。另一个缺点是浓缩的成本gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn目标是相当高的。的gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn (p, 2p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba如果能获得高能质子束，铜反应将更加有利。但质子辐照富集gydF4y2Ba^68gydF4y2BaZn能产生大量的gydF4y2Ba^67gydF4y2BaGa伴随着gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜。这两个gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和gydF4y2Ba^67gydF4y2BaGa有几乎相同的伽马射线谱所以分离非常清晰gydF4y2Ba^67gydF4y2BaCu是必要的。最不重要的是gydF4y2Ba^64gydF4y2BaNi (α， p)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜的过程。它的产量很低gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜和富集靶材的成本很高。gydF4y2Ba

辛普森数值积分法与标准积分法计算厚靶率的比较gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZN (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜反应gydF4y2Ba

利用第三章推导出的厚靶放射性同位素产率方程(eqn。(3))，假设辐照时间和靶材厚度有一定的常数值，建立了Simpson数值积分法得到的厚靶材产率与标准积分法的关系。在相同能量范围内的厚目标屈服值为gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba铜反应导致铜-67的生产列于gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba以上。从表中可以看出，两种方法的厚靶屈服值基本相同。这意味着在没有合适的核反应模型代码和srm软件包来生成截面和停止功率值，需要使用Simpson数值积分来计算生产当量的情况下，可以使用标准积分方法得到与Simpson数值积分几乎相同的值。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba粒子能量和厚靶屈服值的S.N.I和s.i.sgydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

铜-67是一种非常重要的医用放射性同位素。将实验数据和理论数据与新版Talys代码1.6进行了比较，两者的一致性较好。此外，根据所研究的所有反应的测量激发函数，估计了积分或厚靶产率gydF4y2Ba^70gydF4y2BaZn (p， α)gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba如果有低能回旋加速器，铜反应是首选的方法。该反应的最佳能量范围为18 ~ 13 MeV，同样的最佳能量为6.3 MBq/μAh。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者非常感谢核与联合科学学院和加纳原子能委员会成员在这项研究工作过程中的帮助。gydF4y2Ba

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