【正文】 習 題 2022/2/15 核技術應用概論 107 。 3. 制備加速器用固體靶件時應該注意什么？ 4. 幾種 99Mo99mTc發(fā)生器制備方法比較。 2022/2/15 核技術應用概論 106 1. 簡述放射性核素的來源。 2022/2/15 核技術應用概論 105 近年來， PET技術、 PET/ECT等技術迅速發(fā)展及各種核診斷技術的融合，發(fā)展用于 PET和各種用于診斷、治療的發(fā)生器，以及用于心血管疾病研究的超短壽命核素發(fā)生器已經(jīng)成為放射性核素發(fā)生器的研究重點。特別是在核醫(yī)學領域，它極大的推動了核醫(yī)學的發(fā)展。子體核素 90Y是一種純 β放射體，它的半衰期為 64h，非常適合于做成放射性治療劑。 90Sr90Y發(fā)生器 90Sr的半衰期為 29a，可以從長時間冷卻的裂變產(chǎn)物中提取。使用該吸附劑作發(fā)生器柱填料，可使用 pH=2的 HCl溶液作淋洗液，洗出液中 68Ge的穿漏率 6 106~2 10 Fe的含量低于 ， 并且68Ga能以離子形態(tài)被淋洗下來，非常適合臨床應用。該發(fā)生器采用氧化鋁作為吸附材料，母體核素 68Ge吸 附在氧化鋁上，子體核素 68Ga用 EDTA淋洗下來。 2022/2/15 核技術應用概論 102 最早 68Ge68Ga發(fā)生器是溶劑萃取型。作為 PET技術所使用的能發(fā)射正電子的核素之一， 68Ga可以很方便地從 68Ge68Ga發(fā)生器獲得，其半衰期為 。國內(nèi)目前使用的 188W188Re發(fā)生器基本上是從國外進口 188W原料，然后制成色譜型 188W188Re發(fā)生器。s 1）。其使用壽命可長達一年，每 三天就可進行一次淋洗，因此每毫居 188Re的價格低于其它任何治療用的放射性核素的價格。 188Re可以很方便地從 188W188Re發(fā)生器獲得。 2022/2/15 核技術應用概論 99 2. 188W188Re發(fā)生器 188Re可從半衰期長達 188W衰變得到。裝柱的凝膠粒度越小，發(fā)生器的淋洗效率越高，但粒度太小，發(fā)生器淋洗困難，容易發(fā)生堵塞情況。干燥后的凝膠必須保持一定的水份含量并為無定形，否則其淋洗效率極低。在用生理鹽水洗滌時， 99mTc被洗滌下來，而 99Mo仍以鉬酸鋯酰形式保持在發(fā)生器柱內(nèi)。 2022/2/15 核技術應用概論 95 1. 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器的基本原理 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器也是一種色層發(fā)生器。mL1 100)()(99999921999921 15 1 1 10 4 9 0122???????????iTcTcttMottMoiTcmmmAAeeAeeAA???? ??2022/2/15 核技術應用概論 94 B 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器 由于 235U靶件制備及裂變 99Mo提取工藝復雜，設備投入巨大，并需要處理大量強放射性廢物，限制 了 99Mo99mTc發(fā)生器在核技術水平較低的國家和地區(qū)的使用，因此，許多發(fā)展中國家開展了 99Mo99mTc發(fā)生器的其它生產(chǎn)方法研究。 2022/2/15 核技術應用概論 93 3. 發(fā)生器質(zhì)量控制條件 ① 淋洗液性狀 無色透明液體 ② 淋洗效率 ③ 淋洗曲線 ④ 核純度 ⑤ 放化純度 ⑥ 發(fā)生器放射性活度 ⑦ 淋出液酸度 要求淋洗液 ～ ⑧ 鋁含量 要求鋁含量 ＜ 10μg 采用加壓或負壓方式將一定量的裂變99Mo加入色譜柱內(nèi)。 采用濕法裝柱。 2022/2/15 核技術應用概論 91 圖 224 裂變 99Mo99mTc發(fā)生器 制備 工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分示意圖 99Mo99mTc發(fā)生器制備工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分 2022/2/15 核技術應用概論 92 2. 裂變型 99Mo99mTc發(fā)生器的主要制備工序 柱填料的預處理 柱填料裝柱 裂變 99Mo料液上柱及預淋洗 柱填料主要為三氧化二鋁。 ?98Mo（ n， γ ） 99Mo法 具有操作簡單、強放廢物少等優(yōu)點，但所產(chǎn)生的 99Mo比活度較低，并且有大量 98Mo存在。 2022/2/15 核技術應用概論 89 主要放射性核素發(fā)生器的制備 采用裂變 99Mo生產(chǎn)的色譜發(fā)生器 具有制作簡單、淋洗方便、易防護、容易達到無菌、無熱源的要求等優(yōu)點，非常適于臨床應用，已經(jīng)成為目前最主要的一種發(fā)生器類型。因此用 99mTc可制備成多種放射性藥物，用于臟器顯像 。 99mTc 還原態(tài)性質(zhì)不穩(wěn)定，在一定pH條件下可以和許多含氧、氮、硫等有機或無機化合物作用，形成絡合物。 2022/2/15 核技術應用概論 88 主要放射性核素發(fā)生器的制備 自從 1957年 99mTc問世以來， 99Mo99mTc發(fā)生器 （ 99Mo99mTc Generator） 的臨床應用極大地促進了核醫(yī)學影像的發(fā)展。 ?母、子體核素容易分離 。 ?放射性核素發(fā)生器的 母體核素容易大量生產(chǎn) ， 半衰期應盡可能的長 。 ?醫(yī)用要求 附加無菌過濾器。 ?輻射防護能力及運輸?shù)姆奖闩c安全性 。 2022/2/15 核技術應用概論 86 2. 發(fā)生器結(jié)構(gòu)設計時需考慮的因素 ?分離方法 要求分離效果好、效率高、速度快、操作簡便，在多次重復的條件下分離得到的子體核素仍然具有較高的核純度、放化純度和放射性比活度，以及適用的化學狀態(tài)和穩(wěn)定的化學組成。 2022/2/15 核技術應用概論 85 制備放射性核素發(fā)生器的要求 1. 母體核素的選擇 需要考慮的因素：子體核素的用途、核性質(zhì)（射線類型、能量、半衰期等）、母體核素的半衰期、母子體核素的分離、母體核素的生產(chǎn)能力 母體核素主要通過三種途徑獲得： 核反應堆輻照、回旋加速器輻照、從核裂變產(chǎn)物中提取 。 2022/2/15 核技術應用概論 84 放射性核素發(fā)生器的類型 根據(jù)母子體核素的分離方式，放射性核素發(fā)生器的類型主要 有色譜型發(fā)生器、升華型發(fā)生器、萃取型發(fā)生器 。在瞬時平衡情況下，子體活度減少的速率與母體活度減少的速率相同。 2022/2/15 核技術應用概論 81 1. 放射性母體－子體的相互關系 假設 ： t＝ 0時，只有母體核數(shù)（ N1,0），在 t時刻，剩下的母體核數(shù)為： 11 , 1 , 0 ttN N e ???母體核素衰變只產(chǎn)生 單一子體 放射性核素時，對子體核素有： 121 1 2 2 1 1 , 0 2 2tdN N N N e Ndt?? ? ? ??? ? ? ?1212 1 , 021()ttN N e e??????????2022/2/15 核技術應用概論 82 任何時刻 t，子體核素的活度為： 1222 2 1 1 , 021()ttN N e e????? ?? ???? ?對于母體核素 A衰變時產(chǎn)生 多子體核素 的情況，由于母體核素衰變成某一子體核素 B的衰變分支比 F是一定的，因此，子體核素的活度為： 1222 2 1 1 , 021() ttN F N e e????????????圖 222 母子體核素活度 時間曲線 A－母體核素， B－子體核素， C－總活度 2022/2/15 核技術應用概論 83 2. 瞬間平衡與長期平衡 由于發(fā)生器中母體核素的壽命一般都比子體核素的壽命長，即 。放射性核素發(fā)生器以其母子體核素或直接以子體核素來命名，例如母體為 99Mo、子體為99mTc的裝置就叫 99Mo99mTc發(fā)生器或 99mTc發(fā)生器。 2022/2/15 核技術應用概論 80 放射性核素發(fā)生器基本原理 ?放射性核素發(fā)生器 是利用母體與子體核素的半衰期和它們的物理、化學等性質(zhì)上差異，采用各種物理、化學手段將不斷生成的子體核素從母體核素中分離出來的裝置。 目前已經(jīng)超過 150種，但真正得到實際應用的只有 20多種。 它通過簡單的操作，能定期從長壽命的母體核素中分離出短壽命子體核素，為短壽命子體核素的應用，特別是在那些遠離反應堆和不具備加速器的地方應用提供了有利條件。 2022/2/15 核技術應用概論 79 放射性核素發(fā)生器 1920年， Failla從 226Ra中分離出 222Rn，從而提出發(fā)生器的概念。 20世紀 80年代，出現(xiàn)了采用高富集度的 124Xe通過 124Xe（ p， x） 123I 反應生產(chǎn) 123I 的方法。其具有操作簡單、蒸餾時間短（幾分鐘）、回收率高（接近 100%）、放射性廢物量小等優(yōu)點 2022/2/15 核技術應用概論 78 2. 間接法制備 國際上主要發(fā)展的間接法有： 127I（ p， 5n） 123Xe→ 123I、124Xe（ p， x） 123I和 124Xe（ γ， n） 123Xe→ 123I。照射后的靶需要經(jīng)過化學方法分離 出 123I。 2022/2/15 核技術應用概論 77 加速器生產(chǎn)放射性核素 123I 1. 直接法制備 直接法制備 123I需要中、低能加速器， 用質(zhì)子或氘在富集 Te同位素上引發(fā)核反應 。 ?在農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護中， 47K、 74As、 203Pb可用作示蹤原子。 對壽命很短的放射性核素還要求能在線直接合成標記化合物。液體靶和氣體靶件的處理相對要簡單些。2022/2/15 核技術應用概論 75 D 輻照靶件的處理 粒子束轟擊后的靶件經(jīng)各種物理、化學方法處理后，可得到無載體的放射性核素。這種核反應截面隨入射粒子通量變化的函數(shù)關系，稱 激發(fā)函數(shù) 。 ② 外靶方式是將粒子束引出真空室，在真空室外面照射靶件。 ?3He引起的核反應有 （ 3He， n）、（ 3He， 2n）、（ 3He， p） 等。 ?氘核反應有 （ d， n）、（ d， 2n）、（ d， α） 反應。 2022/2/15 核技術應用概論 71 加速器生產(chǎn)放射性核素的核反應類型 加速器生產(chǎn)放射性核素中發(fā)生的主要核反應有：采用 α粒子引發(fā)的核反應、氘核引發(fā)核反應、質(zhì)子核反應、 3He引起的核反應等。 ? 加速器生產(chǎn)的放射性核素，一般與與靶核不是同一元素，故易于用化學分離，制得高比活度或無載體的放射性核素。 2022/2/15 核技術應用概論 70 加速器生產(chǎn)放射性核素的特點 ? 帶電粒子核反應的庫侖勢壘高，適于制備輕元素的放射性核素如 11C、 13N、 15O和 18F等。 2022/2/15 核技術應用概論 68 3. 回旋加速器 圖 220 回旋加速器示意圖 回旋加速器是利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中經(jīng)高頻電場反復加速的裝置。 2022/2/15 核技術應用概論 67 2. 靜電加速器 Van de Graff accelerator 圖 21