A ciklotron működési elve. Ciklotron. A ciklotron működési elve

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A ciklotron működési elve. Ciklotron. A ciklotron működési elve"

Kristóf Borbély
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 A ciklotron működési elve A részecskéket a Lorentz erő tartja körpályán B qvb Pályamenti sebesség T = 2πr/v Az egyenletből a sebesség a qvb = mv 2 /r v=rqb/mösszefüggéssel kiküszöbölhető így mivel ω=2 π T ω= qb/m Ciklotron A ciklotron protonok és nehéz ionok gyorsitására alkalmas ciklikus gyorsitó, melyben a részecskék mágneses térben futnak körbe, és minden keringés során kétszer gyorsulnak, miközben a duánsok közti elektromos téren áthaladnak. A ciklotron működési elve Csak nem relativisztikus energiákon működik, amikor a részecske kinetikus energiája az m o c 2 nyugalmi energiához képest kicsi. Az elektronokat nem érdemes ciklotronban gyorsitani, mert nyugalmi energiájuk csak 511 kev.

2 A Lawrence cyclotron D-i a hűtő csövekkel It is beautiful! A Lawrence cyclotron szabalmi leirása

3 GE PETtrace Cyclotron árnyékolással LINEÁRIS GYORSITÓK Ion forrás Elektródok ~ Rf generátor Proton: MeV (max MeV) Electron: 1 MeV felett v ~ c! Különböző technikai megközelitések (az elektrodák lehetnek egyenlő távolságra!) Stanford lineáris gyorsító: 450 MeV!, 0.1A

4 Electronokat egy booster synchrotron-ba injektálják ahol, 7 billó elektron Volt-ra gyorsítják őket fél másodperc alatt (7 GeV). Az elektronok ekkor a fénysebesség több mint %-ával utaznak. Elektronforrás fűtött katód ~1100 C. Az elektronokat nagyfeszültségű alternáló elektromos térben gyorsitják egy lineáris gyorsítóban. Az elektronok 450 MeV energiára tesznek szert. 450 MeV-on az elektronok relativisztikus tömegnövekedése jelentős: a fénysebesség több mint %-ét érik el (a fénysebesség vákumban 299,792,458 méter/másodperc!). A 7-GeV-os elektronokat egy 1104 m kerületű tároló gyűrűre lövik amelyen több mint 1000 elektromágnes tartja körpályán őket. Az elektron nyalábot nagyon vékony nyalábban lehet fókuszálni.

5 neutron= 2 d; 1u proton = 2u; 1d up +2/3 down -1/3 strange -1/3 charm +2/3 bottom -1/3 top +2/3 Lamelláris kollimátort használva szabálytalan formájú daganatok is pontosan besugározhatók

6 Szcintillációs detektorok A szcintillátorok olyan anyagok, melyek az ionizáló sugárzással való kölcsönhatást követően UV vagy látható fotonokat bocsátanak ki. IZOTÓPOK ÉS ALKALMAZÁSUK AZ ORVOSTUDOMÁNYBAN ÉS A BIOLÓGIÁBAN 1. Az ionizáló sugárzás kölcsönhat a szcintillátorral (talliummal szennyezett NaI kristály). 2. Ennek során elektronok gerjesztett állapotba kerülnek. 3. Az elektronok visszakerülnek az alapállapotba, miközben UV /vagy látható fotont emittálnak. 4. A fotokatódra beeső fotonok elektron emissziót váltanak ki. 5. Az elektronok gyorsuló mozgást végezve becsapódnak az első dinódába. 6. Kb. 5 elektron lép ki minden egyes becsapódó elektron hatására. 7. A folyamat végigfut az egymást követő dinódákon, miközben az elektronok száma megsokszorozódik (teljes erősítés: ). 8. A beeső részecske energiájával arányos áramjelet előerősítő erősíti és alakítja feszültséggé. 9. A diszkriminátor kiválasztja a foton-energiának megfelelő nagyságú elektromos impulzusokat, kizárva az elektronikus zajt.

7 Izotópok alkalmazása az orvostudományban kutatás diagnosztika terápia anyagcsere folyamatok sejtosztódás nyomjelzés térfogatmérés koncentráció mérés biokémiai folyamatok anyagcsere folyamatok tumor diagnosztika izotópeloszlás térkép kétdimenziós térkép háromdimenziós térkép funkcionális vizsgálatok sugárterápia radionuklid terápia Immunoradiometric assay IRMA 1. A mérendő anyag ellen termeltetett antitestet szilárd felületen rögzítjük 2. Hozzáadjuk a mintát 3. A reakcióidő eltelte után a nem kötött antitestet lemossuk 4. Egy másik az előző antitest ellen termeltetett radioaktív izotóppal jelölt antitestet adunk a mintához 5. A reakcióidő eltelte után a nem kötött másodlagos antitestet lemossuk 6. Megmérjük a minták radioaktivitását. A módszer nm-nál alacsonyabb koncentrációk mérését is lehetővé tevő eljárás család Principle: Nitrogén forrás 14 N 14 N+ 15 N 15 N DNS eredeti DNA MESELSON-STAHL EXPERIMENT - Természetes DNS-ben a nitrogén 14 N - Ezt lecserélhetjük 15 N izotópra - DNS 15 N izotóppal mélyebben szedimentálódik CsCl gradiensben az ultracentrifugában mint 14 N izotóppal 14 N 15 N 14 N 15 N 1. osztódás növesztett után 2. osztódás után 3. osztódás után Pajzsmirígy rák Csont metastasis Lágy szövet metastasis Szívizom életképesség Szívizom életképesség Placenta Tüdő Vese, pajzsmirigy 99 Mo β 99m Tc γ 99 Tc T 1/2 =66,7h T 1/2 =6h 131 I 153 Sm or 89 Sr-chloride 32 P-króm-phosphate 99m TcMIBI 201 Tl 113m In 133m Xe 131 I, 123 I

8 A legfontosabb pozitron-sugárzó radionuklidok β- and antineutrino γ 1 = 1.17 MeV γ 2 = 1.33 MeV nuklid 13 N T1/2 10 perc E kev 1190 alkalmazás Gyors szintézis szükséges. N-tartalmú vegyületek esetén a jelzett és jelzetlen vegyület biológiai szempontból azonos. Fő alkalmazása ammónium ionként történik, szívizom perfuzió vizsgálatában. A legfontosabb pozitron-sugárzó radionuklidok A legfontosabb pozitron-sugárzó radionuklidok nuklid 11 C T1/ perc E kev 960 alkalmazás Gyors szintézisben a legtöbb szerves vegyületbe beépíthető. Nincs gyógyszertani különbség a jelzett és a jelzetlen molekula között. Az izotóp effektus elhanyagolható. nuklid 15 O T1/ perc E kev 1720 alkalmazás Igen gyors szintézis szükséges. Alkalmazás oxigén gázként, vízként, széndioxidként és n- butanolként az agy és a szívizom vérellatásának vizsgálatában.

9 A legfontosabb pozitron-sugárzó radionuklidok Izotóp vizsgálatok néhány gyakoribb klinikai alkalmazása nuklid 18 F T1/2 110 perc E kev 635 alkalmazás A legkisebb pozitron energiájú PET izotóp. Igen szép a képalkotás. A fiziológiai folyamatok kvantitatív értékelését is lehetővé teszi. Sokféle molekulába beépíthető. Szívizom életképességének meghatározása Kardiológia Terápiás beavatkozás (invaziv-noninvaziv) kijelölése PET vizsgálatok néhány gyakoribb klinikai alkalmazása Központi idegrendszer Izotóp vizsgálatok néhány gyakoribb klinikai alkalmazása Onkológia Intrakraniális tumorok Epilepszia Stroke A dopaminerg rendszer betegségei Demenciák Skizofrénia Depressziós állapotok Diagnosztika, staging, lokalizáció, terápiakijelölés, utánkövetés Epileptogén zóna lokalizációja Aktív zóna meghatározása Diagnosztika, differenciáldiagnosztika, szövetátültetés eredményének felmérése Differenciáldiagnosztika Differenciáldiagnosztika Differenciáldiagnosztika Központi idegrendszeri tumorok Kolorektális tumorok Tüdő tumorok Melltumorok Májtumorok Petefészektumorok Hasnyálmirígy tumorok Limfómák Melanómák Lágyrésztumorok Csonttumorok Diagnosztika, staging, differenciáldiagnosztika, metasztáziskeresés, terápiakijelölés, terápiakövetés, reziduális vagy rezidív tumor kimutatása, Ismeretlen eredetű rejtett tumorok felkeresése egész test PET vizsgálattal

Hasonló dokumentumok

AZ ATOMMAG FIZIKÁJA. Az atommag szerkezete. Tömeghiány, kötési energia Magerők Magmodellek Az atommag stabilitása

AZ ATOMMAG FIZIKÁJA. Az atommag szerkezete. Tömeghiány, kötési energia Magerők Magmodellek Az atommag stabilitása AZ ATOMMAG FIZIKÁJA Az atommag szerkezete Az atommag komponensei Tömeghiány, kötési energia Magerők Magmodellek Az atommag stabilitása Radioaktivitás A radioaktív bomlás törvényszerűségei, egysége A radioaktív