3.2. Линейный ускоритель

Принцип работы линейного ускорителя основан на повторяющемся небольшом ускорении ионов высокочастотным полем при прохождении ионами зазоров между последовательными drift tube. Внутри трубы электрическое поле отсутствует, поэтому частицы движутся с постоянной скоростью к следующему зазору. При фиксированной частоте ускоряющего поля частицы должны достигать следующего зазора синхронно с ускоряющей волной. Достоинством линейных ускорителей стабильность, высокое качество и большой ток пучков, возможность ускорения различных ионов до больших энергий. Вместе с тем линейные ускорители ионов потребляют большую электрическую мощность, а их линейные размеры значительно (почти линейно) возрастают с увеличением энергии генерируемого пучка ионов. Это препятствует их применению непосредственно в клиниках, и они используются главным образом в физике высоких энергий. В настоящее время только три линейных ускорителя в мире (один из них в Дубне) производят заметное количество р/н, в основном тех, реакции получения которых идут при высоких энергиях бомбардируемых частиц. Перечень р/н, нарабатываемых данными ускорителями, представлен в табл. 8.3, наиболее важными из них являются ⁸²Sr и ⁶⁸Ge.

4. Генераторы

4.1. Общая концепция

Более столетия назад Резерфорд наблюдал, как один р/н может быть получен из другого р/н в результате распада последнего. Он отметил, что химически определенное радиоактивное вещество можно отделить от образца тория, и оно снова будет регенерировано в результате распада образца тория. Первый вид генератора был создан еще в начале двадцатого столетия [4], когда было обнаружено, что применение эманации радия радона помогает в лечении онкологических заболеваний. Такими генераторами стали системы ²²⁶Ra/²²²Rn, которые были разработаны для производства радоновых капсул. Разделение ²²²Rn и ²²⁶Ra проводилось по относительно простой технологии: радий находился в растворе, а радон, образующийся при распаде радия, являясь газом, выходил из раствора и собирался в специальных емкостях.

Таблица 8.3

Перечень полезных для ям р/н, производимых на линейных ускорителях [1]

Радионуклид	T1/2	Вид распада	Ядерная реакция
22Na	2,6 г	β-	27Al(p,3p3n)
28Mg	21 ч	β-	естественныйCl(p, расщепление)
52Fe	8,3 ч	β+ (57 %), Э. з.	естественныйNi(p, расщепление)
65Zn	244,3 ч	Э. з.	естественныйGa(p,αn)
67Cu	61,9 ч	β+	67Zn(p,2p)
68Ge	270,8 д	Э. з.	естественныйGa(p,6n и 4n) естественныйBr(p, расщепление)
72As	26 ч	β+	естественныйBr(p, расщепление)
73 As	80,3 ч	Э. з.	естественныйGe(p,xn)
82Sr	25,4 д	Э. з.	естественныйRb(p,6n и 4n) естественныйMo(p, расщепление)
88Y	106,6 д	Э. з.	естественныйMo(p, расщепление)
96Tc	4,3 д	Э. з.	103Rh(p,3p5n)
97Ru	2,89 д	Э. з.	103Rh(p,2p5n)
127Xe	36,4 д	Э. з.	133Cs(p,2p5n)

Развитие ЯМ тесно связано с разработкой и производством препаратов, меченных р/н. В настоящее время для медицинских целей предложено несколько сотен различных р/н, причем значительная часть из них является короткоживущими р/н. Очевидным преимуществом р/н коротким периодом полураспада является значительное уменьшение дозы, получаемой пациентом, по сравнению с долгоживущими р/н. Однако обеспечение медицинских учреждений короткоживущими р/н столкнулось с проблемой значительного времени, требуемого для транспортировки этих р/н от места производства до клиник. Для решения проблемы учеными был предложен ряд генераторных систем.

Кратко формулируя, генератор представляет устройство, в котором материнский р/н распадается дочерний р/н, причем последний отделяется от материнского. Полезные генераторные системы используют более продолжительный период полураспада материнского продукта по сравнению с дочерним, что позволяет повторять экстракцию.

Методы отделения дочернего продукта от материнского могут основываться на различном физическом состоянии (например, жидкость и газ), но чаще используются технологии, базирующиеся на различных химических свойствах: испарение, основанное на различной летучести двух элементов; экстрация из раствора, основанная на различной растворимости; хромотографическое разделение, основанное на различном сродстве с ион обменными смолами или полимерами.

Чтобы быть клинически полезной генераторная система должна обладать рядом важных свойств. К таким свойствам относятся: простота эксплуатации; надежная защита от излучения; получение продукта в форме, позволяющей немедленное использование; доступная для медицинских учреждений стоимость. Выбор р/н для производства с помощью генераторов также обусловлен наличием у них ряда полезных свойств. Они были ранее рассмотрены в разделе 2.7 главы 1. Кроме того для минимизации облучения пациента желательно, чтобы дочерний продукт распадался в стабильный или долгоживущий р/н.