Chế tạo đồng vị molybden 99 từ bia moo3 nhờ nguồn neutron am be

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CHẾ TẠO ĐỒNG VỊ 99Mo TỪ BIA MoO3 NHỜ NGUỒN NEUTRON Am-Be Sinh viên thực : Trần Phạm Ngọc Trinh Cán hướng dẫn : Thạc sĩ Huỳnh Trúc Phương Cán phản biện : Thạc sĩ Lê Công Hảo -TP HỒ CHÍ MINH - 2010 i LỜI CÁM ƠN Trong trình thực khóa luận em nhận nhiều giúp đỡ từ quý thầy cô, gia đình bạn bè Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến - Ths Huỳnh Trúc Phương nhiệt tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu dẫn cho em điều khúc mắc, có động viên nhắc nhở kịp thời để em hoàn thành khóa luận - Ths Lê Công Hảo giúp đỡ em khắc phục thiếu xót hoàn thiện luận văn - Ths Trần Thiện Thanh, CN Văn Thị Thu Trang động viên tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm khóa luận - Quý thầy cô môn Vật Lý Hạt Nhân giảng dạy, truyền đạt kinh nghiệm kiến thức chuyên ngành - Các bạn khóa 06 bên tôi, động viên giúp đỡ suốt quãng thời gian sinh viên đặc biệt hai năm học môn - Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình dành cho yêu thương tạo điều kiện tốt cho học tập Xin chân thành cảm ơn người cho hoàn thành luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Trần Phạm Ngọc Trinh Khóa luận tốt nghiệp ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục bảng iv Danh mục hình vẽ v Mở đầu Chương 1: Tổng quan sản xuất đồng vị phóng xạ 1.1 Tổng quan kích hoạt neutron 1.2 Các phương pháp sản xuất 99Mo 1.2.1 Phân hạch 235U 1.2.2 Chiếu xạ 98Mo 1.2.3 Các phương pháp khác 1.3 Sản xuất 99Mo phương pháp chiếu xạ MoO3 1.3.1 Nguyên liệu 1.3.2 Nguồn neutron 1.3.3 Thông lượng neutron 1.3.4 Thiết kế bia 1.3.5 Hoạt độ phóng xạ thời gian chiếu 1.3.6 Chiếu xạ 10 1.3.7 Xác định hoạt độ ban đầu 99Mo 99mTc 10 1.3.8 Chiết 99Tc 11 1.4 Ứng dụng 99mTc 12 Chương 2: Phân rã phóng xạ hoạt độ phóng xạ 14 2.1 Phân rã phóng xạ 14 2.1.1 Định luật phân rã phóng xạ 15 2.1.2 Chu kì bán hủy T1/2 16 2.2 Hoạt độ phóng xạ 16 2.2.1 Một nhân phát nhiều phóng xạ đơn-phóng xạ kép 17 Khóa luận tốt nghiệp iii 2.2.2 Phóng xạ nhiều đồng vị khác 17 2.2.3 Phóng xạ chuỗi 18 2.3 Hoạt độ phóng xạ 99Mo 99mTc 19 2.3.1 Hoạt độ 99Mo 99mTc chiếu neutron 19 2.3.2 Hoạt độ 99Mo 99mTc sau chiếu neutron 21 2.3.3 Hoạtđộ 99Mo 99mTc thực tê 22 2.4 Ứng dụng việc tính hoạt độ 24 Chương 3: Tính toán thực nghiệm xác định hoạt độ 99Mo 99mTc 27 3.1 Giới thiệu thiết bị 27 3.1.1 Các thiết bị chuẩn bị mẫu 27 3.1.2 Các thiết bị chiếu 28 3.1.3 Các thiết bị đo 29 3.2 Chuẩn bị mẫu, chiếu mẫu đo mẫu 30 3.2.1 Chuẩn bị mẫu 30 3.2.2 Chiếu mẫu 30 3.2.3 Rã đo mẫu 31 3.3 Tính hoạt độ 99Mo 99mTc 32 3.3.1 Theo lý thuyết 32 3.3.2 Theo thực nghiệm 32 3.3.3 So sánh nhận xét 33 Kết luận kiến nghị 36 Tài liệu tham khảo 38 Phụ lục 39 Khóa luận tốt nghiệp iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 : Khối lượng mẫu chiếu 30 Bảng 3.2 : Thời gian chiếu mẫu 30 Bảng 3.3 : Số liệu trình đo mẫu 31 Bảng 3.4 : Thời gian rã mẫu 32 Bảng 3.5 : Hoạt độ 99Mo 99mTc sau chiếu theo lý thuyết 32 Bảng 3.6 : Hoạt độ 99Mo 99mTc sau chiếu theo thực nghiệm 33 Bảng 3.7 : Kết tính toán hoạt độ 33 Khóa luận tốt nghiệp v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Sơ đồ phản ứng hạt nhân với neutron Hình 1.2 : Đồ thị hoạt độ theo thời gian chiếu Hình 1.3 : Mô hình tách chiết 99mTc 11 Hình 2.1 : Hoạt độ 99Mo sau chiếu theo thời giản 23 Hình 2.2 : Hoạt độ 99mTc theo thời gian 24 Hình 3.1 : Ống đựng mẫu (a) ống chiếu (b) 27 Hình 3.2 : Mặt cắt ngang ống đựng mẫu 27 Hình 3.3 : Mẫu molybden trioxit 28 Hình 3.4 : Hệ phân tích kích hoạt MTA-15 28 Hình 3.5 : Cấu hình nguồn neutron Am-Be 29 Hình 3.6 : Hệ phổ kế gamma DET HPGe 29 Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Sử dụng ứng dụng hạt nhân để đưa vào điều trị số bệnh mà phải đối đầu công việc y học hạt nhân Y học hạt nhân ngành khoa học có nhiều ứng dụng thực tế ngày phát triển ứng dụng thêm rộng rãi hoàn thiện Trong y học hạt nhân để tiến hành bước chuẩn đoán chữa trị, người ta thường phải sử dụng đến đồng vị phóng xạ đồng vị phóng xạ sử dụng nhiều hầu hết bước chuẩn đoán chữa trị hạt nhân Techneti dạng đồng phân 99m Tc Sở dĩ đồng vị sử dụng nhiều có nhiều ưu điểm phù hợp cho việc chữa trị chuẩn đoán loại bệnh mà đặc biệt bệnh ung thư 99mTc có khả kết hợp với số chất thể số tế bào ung thư thường dùng để tiêm vào thể chất đánh dấu, chất đánh dấu phát tia gamma, sau thời gian lưu thông thể, tia gamma 99mTc phát ghi nhận thiết bị chụp chuẩn đoán nhằm phát khối u khiếm khuyết không bình thường thể người Thông thường thể sau tiêm 99m Tc, nơi ghi nhận có nhiều gamma phát tức nơi tập trung nhiều 99mTc điều có nghĩa nơi có tồn khối u hay khiếm khuyết không bình thường Thêm vào đó, chu kì bán hủy 99m Tc có 6,01 giờ, điều có lợi cho thể bệnh nhân sau 24 lượng chất phóng xạ 99mTc tiêm vào phân rã 80% Chính lâu dài ảnh hưởng tới thể bệnh nhân mà trình điều trị phải đưa dược chất phóng xạ vào người Ngoài ra, sau phát gamma, 99m Tc chuyển biến thành 99 Tc, mà 99 Tc lại có nhiều ứng dụng công nghiệp như: làm chất xúc tác cho phản ứng, làm chất bảo vệ chống ăn mòn cho kim loại… Theo ASTROnews đăng ngày 23/7/2009, 99mTc sử dụng 90% thủ tục y học hạt nhân Chu kì bán hủy 99mTc có 6,01 vừa ưu điểm khuyết điểm Chu kì bán rã ngắn làm cho vận chuyển xa nhu cầu ngày cao Để khắc Khóa luận tốt nghiệp phục điều người ta không trực tiếp sản xuất 99mTc mà người ta sản xuất đồng vị mẹ 99Mo với chu kì bán rã dài 66,6 Molybden phân rã beta để trở thành 99m Tc Với chu kì bán rã 66,6 việc vận chuyển khắc phục phần nhiên chưa hoàn toàn chu kì bán rã mức trung bình phải sản xuất cung ứng liên tục, không sử dụng lâu dài Việc phải sản xuất cung ứng liên tục 99Mo làm cho trở nên thiếu hụt tình trạng Trước đây, dù có lò phản ứng lớn Bỉ, Pháp, Hà Lan, Nam Phi… đảm nhiệm việc sản xuất 99 Mo, lượng 99 Mo vừa đủ cho nhu cầu thực tế, công suất thừa Các lò phản ứng lại phải thay nhiên liệu, bảo trì hay khắc phục cố… làm cho sản lượng 99Mo trở nên thiếu hụt [1] Nhu cầu 99Mo ngày tăng mà lò phản ứng công suất lớn tham gia chế tạo chưa thấy làm cho tình trạng thiếu hụt ngày trở nên khó khăn Ngày nay, nhu cầu 99Mo thực lớn nhiều khả sản xuất đồng vị việc xây dựng thêm nhà máy mới, nghiên cứu thêm phương pháp nâng cao công suất cho nhà máy cũ nhiệm vụ quan trọng nhà khoa học quan chức toàn giới Ở Việt Nam có lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt tham gia sản xuất 99Mo nhiên công suất chưa lớn, chưa đủ cung ứng cho nhu cầu thực tế Mặt khác nơi tiêu thụ lượng lớn đồng vị phóng xạ lại TP Hồ Chí Minh Đà Lạt TP Hồ Chí Minh chưa có nơi sản xuất đồng vị Chính lý thúc đẩy thực đề tài này, nhằm tìm hiểu khả sản xuất đồng vị 99 Mo môn Vật Lý Hạt Nhân trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh, nơi có nguồn neutron Am-Be không phục vụ cho giảng dạy, học tập mà phục vụ cho việc nghiên cứu chế tạo đồng vị phóng xạ 99Mo quan tâm ý đến Sản xuất 99 Mo có nhiều phương pháp phân hạch Uranium, phân hạch quang học hay phương pháp chiếu xạ… Mỗi phương pháp điều có ưu Khóa luận tốt nghiệp điểm nhược điểm riêng phù hợp với trường hợp cụ thể Với nguồn neutron có sẵn điều kiện tiến hành thí nghiệm cụ thể, nghiên cứu việc sản xuất 99Mo thông qua phương pháp chiếu xạ đồng vị tự nhiên 98Mo dạng trioxit MoO3 Thông qua đề tài mong muốn đóng góp phần nhỏ vào việc khắc phục tình trạng thiếu hụt 99Mo giới mà cụ thể TP Hồ Chí Minh Việt Nam Chúng thực đề tài thông qua ba chương: Chương 1: Tổng quan sản xuất đồng vị phóng xạ - Tổng quan phân tích kích hoạt - Các phương pháp sản xuất 99Mo, đặc biệt chiếu xạ MoO3 - Việc tách chiết 99mTc, ứng dụng công thức Chương 2: Phân rã phóng xạ hoạt độ phóng xạ - Phân rã phóng xạ hoạt độ phóng xạ - Hoạt độ 99Mo 99mTc lý thuyết thực tế - Ứng dụng việc tính hoạt độ Chương 3: Tính toán thực nghiệm xác định hoạt độ 99Mo 99mTc - Giới thiệu thiết bị - Chuẩn bị mẫu, chiếu mẫu, đo mẫu - Số liệu, tính toán thực nghiệm nhận xét Kết luận kiến nghị Khóa luận tốt nghiệp Chương TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ 1.1 Tổng quan kích hoạt neutron Ưu điểm lớn kích hoạt neutron biến đồng vị tự nhiên thành đồng vị phóng xạ Sau lợi dụng tính chất phóng xạ để phân tích, đánh giá hay sử dụng theo mục đích định khác Cơ chế tổng quát kích hoạt neutron sau: Đồng vị tự nhiên AZ X tạo thành bia đem chiếu neutron Tại lò chiếu neutron, hạt nhân AZ X va chạm không đàn hồi với neutron có vận tốc v tạo thành nhân hợp phần A+1 Z X Nhân hợp phần trạng thái kích thích có lượng liên kết neutron hạt nhân bia Vì nhanh chóng phát tia gamma tức thời để giải phóng lượng trở trạng thái hình thành đồng vị phóng xạ A+1 Z X trạng thái cân Ta hình dung trình cách đơn giản qua phản ứng sau: A Z X  01 n  ( AZ1 X)*  AZ1 X   Với: A: số khối nguyên tố bia Z: số hiệu nguyên tử hạt nhân bia Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với neutron[7] Khóa luận tốt nghiệp 26 dụ tìm thời gian tối đa mà nguồn 99Mo có hoạt độ 500mCi (không có lượng 99m Tc ban đầu) cung cấp đủ cho lần chụp ảnh? Biết lần chụp ảnh phóng xạ bệnh nhận nhận lượng phóng xạ 5mCi Đầu tiên cần tìm hoạt độ 99Mo hoạt độ 99mTc cỡ 5mCi: H Tc =H Mo λ Tc λ Tc -λ Mo (2.40) 3,2.10-5 3,2.10-5 -2,89.10-6  5=H Mo  HMo =4,55(mCi) (2.41) (2.42) Thời gian để nguồn cung cấp đủ phóng xạ cho lần chụp ảnh là:  HMo =HMo   e-λMo t (2.43)  H Mo =e-λMo t H Mo   (2.44)   H Mo  ln   =-λ Mo t H   Mo   (2.45)  H Mo  4,55  ln   ln   H 500  Mo      t= = =16,3.105 (s)=18,8 (ngày) -6 -λ Mo -2,89.10 (2.46) Như lần chúng nhắc lại việc hiểu rõ tính toán kĩ lưỡng hoạt độ phóng xạ 99Mo 99mTc đồng vị cần thiết cho ứng dụng đồng vị thực tế y học, công nghiệp nghiên cứu khoa học [9] Khóa luận tốt nghiệp 27 Chương T T T C X C ĐỊ ẠT ĐỘ 99Mo 99m Tc 3.1 Giới thiệu thiết bị Để thực chiếu xạ 98Mo tính toán xác định hoạt độ ban đầu 99mTc 99Mo cần số thiết bị định Tại môn Vật Lý Hạt Nhân trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM, thực chiếu xạ với thiết bị sau: 3.1.1 Các thiết bị chuẩn bị mẫu  Cân điện tử: có độ nhạy 0,001 g  Ống chiếu ống đựng mẫu: Vừa đủ đựng vài gam MoO3, xem hình 3.1 (a) (b) Hình 3.1: Ống chiếu (a) ống đựng mẫu (b) 12.5 mm 1.5 mm 20 mm 12 mm mm Nắp ống chiếu 1.5 mm 10 mm Thân ống chiếu 12 mm Hình 3.2: Mặt cắt ngang ống đựng mẫu Khóa luận tốt nghiệp 28  Mẫu: Bột 98Mo trioxit Molybden nhuyễn màu xanh lam, xem hình 3.2 Hình 3.3: Bột molybden trioxit 3.1.2 Các thiết bị chiếu Là hệ vận chuyển mẫu hình 3.3: Ống dẫn mẫu vào nguồn Nguồn neutron Chuyển mẫu Detector NaI (Tl) Máy bơm Hình 3.4: Hệ phân tích kích hoạt MTA-15  Nguồn neutron: Là nguồn đồng vị Am-Be, cấu tạo hình 3.4 Nguồn neutron có thông lượng 1,5.107 n.cm-2.s-1, phát neutron có lượng 5,7 MeV parafin chất làm chậm.Neutron sinh qua phản ứng: 241 95 Am  24  237 93 Np   49 Be  126 C  01n Khóa luận tốt nghiệp 29 Bột Am-Be Chất làm chậm Neutron nhanh Neutron nhiệt Hình 3.5: Cấu hình nguồn neutron Am-Be  áy tính điều khiển hệ thiết bị chiếu: Máy tính làm nhiệm vụ điều khiển mẫu vào nguồn neutron thời gian mà mong muốn 3.1.3 Các thiết bị đo Một hệ phổ kế gamma với detecter HPGe hình 3.5  Buồng chì: Hấp thụ hết tia gamma không đến detector  DET: Là detecter HPGe siêu tinh khiết, đặt bình nitơ lỏng nhiệt độ âm 1960C, ghi nhận tia gamma phát từ mẫu  Máy tính: Ghi nhận xử lý tính hiệu phổ thông tin Cao khuếch đại Buồng Chì Detector HPGe Máy tính Bình nitơ lỏng Hình 3.6: Hệ phổ kế gamma detector HPGe Khóa luận tốt nghiệp 30 3.2 Chuẩn bị mẫu, chiếu mẫu, rã đo mẫu 3.2.1 Chuẩn bị mẫu: Mẫu dạng bột mịn, dạng tốt cho chiếu xạ nên việc chuẩn bị mẫu thực dễ dàng Chúng thực chiếu xạ mẫu có khối lượng trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1: Khối lượng mẫu chiếu Ống chiếu(g) Ống chiếu mẫu(g) Mẫu(g) Mẫu 1,5015 5,2829 3,7814 Mẫu 1,9942 5,5840 3,5898 Mẫu 1,4483 5,0458 3,5975 Mẫu 1,5571 5,1205 3,5634 Mẫu đựng ống đựng mẫu, ống đựng mẫu đặt ống chiếu, nhờ mà giả sử chiếu va đập mạnh mà ống đựng mẫu bị vỡ mẫu không bị vương vãi môi trường Nhờ có ống chiếu mà ống đựng mẫu có bị vỡ phóng xạ nằm ống chiếu, đo đạt sử dụng 3.2.2 Chiếu mẫu Các thiết bị chiếu mẫu lắp đặt sẵn sàng cần mở máy bơm tạo lực hút đẩy, đặt mẫu vào ống dẫn vào nguồn neutron nhiệt điều khiển mẫu vào thông qua hệ thống máy tính Thời gian chiếu mẫu tình bày bảng 3.2 Bảng 3.2: Thời gian chiếu mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Thời gian chiếu (giây) 796920 1363500 1526900 2423580 Khóa luận tốt nghiệp 31 3.2.3 Rã đo mẫu Lấy ống đựng mẫu khỏi ống chiếu đặt vào buồng chì cho mẫu tiếp xúc với detector, cấp cho detector cao 4KV để detector hoạt động Dùng máy tính để bắt đầu kết thúc thời gian đo mẫu Máy tính nhận tính hiệu khuếch đại, xử lý thị thông tin hình Mỗi mẫu đo có nhiều đỉnh lượng, khóa luận kiểm tra hoạt độ 99 Mo 99m Tc nên quan tâm tới đỉnh 140,5KeV đỉnh 181,1 KeV Bảng 3.3: Số liệu trình đo mẫu Thời gian đo (s) Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 70198 104402 68163 17338 Đỉnh lượng (KeV) S (số đếm) Sai số (%) 140,5 37307 0,56 181,1 1993 3,78 140,5 59249 0,44 181,1 3018 2,94 140,5 30424 0,62 181,1 1424 5,17 140,5 11125 1,01 181,1 614 6,54 Thông thường sau kết thúc thời gian chiếu thường có thêm thời gian cho mẫu phân rã bớt Đó mẫu chiếu nguồn neutron có thông lượng cao cỡ 1012 n.cm-2.s-1 sau chiếu hoạt độ mẫu cao Nếu mang đo tia phóng xạ đến bề mặt detector dồn dập, thời gian hai tia phóng xạ nhỏ thời gian chết detector mà detector không phân biệt hai tín hiệu làm cho số liệu bị chồng chập, sai số lớn Tuy nhiên nguồn neutron thông lượng nhỏ cỡ 107 n.cm-2.s-1 nên hoạt độ sau chiếu nhỏ nên tiến hành đo sau chiếu để thu đủ số liệu thống kê Với mẫu thực đề tài có mẫu 1, thời gian rã mẫu Mẫu đo có trục trặc nhỏ có thời gian rã Thời gian rã mẫu như: Khóa luận tốt nghiệp 32 Bảng 3.4: Thời gian rã mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Thời gian rã (giây) 0 79099 3.3 Tính toán hoạt 99 Mo 99mTc 3.3.1 Theo lý thuyết Việc tính toán hoạt độ kết thúc thời gian chiếu lý thuyết cần biết khối lượng 98Mo ban đầu thông số cần thiết Hoạt độ 99Mo 99mTc kết thúc thời gian chiếu tính theo công thức (1.1) công thức (2.29) Các thông số cần thiết sau: NA =6,02.1023 , th =1,5.107 n.cm-2 s-1 , σ0 =0,14barn , θ=23,78% , λ Mo =2,89.10-6s-1 , λTc =3,2.10-5 , F=87,5% , ym (181,1)=0,0608 , ym (140,5)=0,8906 [8] hiệu suất ghi DET ε(181,1)=0,0989  (140,5)  0,1077 (tính toán chi tiết xem phụ lục) Thay thời gian chiếu, khối lượng ban đầu thông số liên quan vào công thức (1.1) (2.29) ta có: Bảng 3.5: Hoạt độ 99Mo 99mTc sau chiếu theo lý thuyết thời gian chiếu khối lượng Mẫu Khối lượng Hoạt độ 99Mo Hoạt độ 99mTc (s) MoO3 (g) Mo (g) (Bq) (Bq) 796920 3,7814 2,538 7007,457 6740,254 1363500 3,5898 2,410 7249,258 6972,835 1526900 3,5975 2,415 7318,500 7039,436 2423580 3,5634 2,392 7331,084 7051,540 3.3.2 Theo thực nghiệm Để có đầy đủ số liệu công thức (1.2) ta lấy số liệu bảng 3.3 bảng 3.4 Sai số của hoạt độ theo thực nghiệm tính theo công thức :  S   D  D      S (3.5) Khóa luận tốt nghiệp 33 Thay tất số liệu bảng 3.3 3.4 vào công thức (1.2) công thức tính sai số (3.5) ta bảng hoạt độ theo thực nghiệm: Bảng 3.6: Hoạt độ 99Mo 99mTc sau chiếu theo thực nghiệm Mẫu Thời gian đo Thới gian rã (s) (s) 70198 Hoạt độ 99Mo (Bq) 4,719  0,179 Hoạt độ 99mTc (Bq) 5,538  0,031 104402 4,805  0,142 5,914  0,026 68163 3,473  0,180 4,651  0,029 17338 79099 5,886  0,385 8,404  0,085 Cần nói thêm 99Mo 99mTc phá lượng 140,5 keV Nhưng thời gian đo rã kéo dài khoảng ngày mà chu kì bán rã 99mTc có 6,01 chu kì bán rã 99Mo đến 66,6 nên thời gian đo chủ yếu 99m Tc phân rã nhiều Chính mà xem đỉnh 140,5KeV 99m Tc để đơn giản tính toán thực nghiệm 3.3.3 So sánh nhận xét Như vậy, cuối có kết hoạt độ 99Mo 99mTc theo lý thuyết thực nghiệm Chúng ta xem xét lại tất số liệu tính toán trước thông qua bảng 3.7 Bảng 3.7: Kết tính toán hoạt độ Hoạt độ lý thuyết Hoạt độ thực nghiệm (Bq) (Bq) Mẫu HMo HTc HMo HTc 7007,457 6740,254 4,719  0,179 5,538  0,031 7249,258 6972,835 4,805  0,142 5,914  0,026 7318,500 7039,436 3,473  0,180 4,651  0,029 7331,084 7051,540 5,886  0,385 8,404  0,085 Khóa luận tốt nghiệp 34  Từ bảng 3.7 có số nhận định kết sau: - Hoạt độ 99Mo 99m Tc tính theo lý thuyết lớn nhiều so với hoạt độ 99Mo 99mTc tính theo thực nghiệm Sự chênh lệch vượt xa giới hạn sai số tính - Tỉ lệ tăng hoạt độ tăng thời gian chiếu lý thuyết thực nghiệm tương đối giống đa số mẫu tiến hành thí nghiệm - Hoạt độ 99 Mo theo lý thuyết cao hoạt độ 99m Tc số liệu thực nghiệm lại cho hoạt độ 99Mo thấp hoạt độ 99mTc  Một số nguyên nhân dẫn đến kết bảng 3.7 - Hoạt độ 99Mo 99mTc thực nghiệm thấp thông lượng neutron thấp, chưa đủ xác suất để tạo điều kiện cho neutron xâm nhập vào bên hạt nhân Dẫn đến đồng vị tự nhiên 98Mo kích hoạt thực tế nhiều so với lý thuyết - Detector ghi nhận hướng phóng xạ phát tất hướng, tính toán hoạt độ lý thuyết lẫn thực nghiệm chưa có hiệu chỉnh góc khối để khắc phục vấn đề - Về hoạt độ theo lý thuyết, sử dụng thông lượng neutron 1,5.107 thông lượng xác định trước đó, dù tới thời điểm tiến hành thí nghiệm ta xem thông lượng giảm không đáng kể thông lượng lớn thông lượng thực tế làm cho hoạt độ lý thuyết tăng lên - Tại đỉnh 140,5 keV chưa có tính toán tách hoạt độ 99Mo hoạt độ 99mTc riêng lẻ, mặt lý thuyết đỉnh 140,5 keV tính toán hoạt độ 99mTc mặt thực nghiệm đỉnh 140,5 keV thừa nhận hoạt độ 99Mo thành 99mTc mà dẫn tới hoạt độ 99 Mo theo lý thuyết cao hoạt độ 99m Tc số liệu thực nghiệm lại cho hoạt độ 99Mo thấp hoạt độ 99mTc  Nhận xét: Thông qua kết thấy rằng: chế tạo đồng vị môn cho hoạt độ 99Mo 99mTc thấp nhiều so với lý thuyết Việc chế tạo 99Mo Khóa luận tốt nghiệp 35 môn đủ để phục vụ cho học tập nghiên cứu, không phục vụ cho công nghiệp y học Tuy nhiên khả chế tạo đồng vị 99 Mo môn hoàn toàn cải thiện đầu tư cải thiện số thiết bị cần thiết Xong với tăng hoạt độ hợp lý tăng thời gian chiếu lý thuyết thực nghiệm đa số mẫu cho ta thấy khả vận hành tốt nguồn neutron Am-Be môn chắn lò chiếu neutron Am-Be môn hoàn toàn có khả kích hoạt neutron để chế tạo đồng vị phóng xạ quan trọng molybden-99Mo Khóa luận tốt nghiệp 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Lần môn vật lý Hạt Nhân, khóa luận thực qui trình chiếu xạ MoO3 để tạo đồng vị 99Mo 99mTc dùng y học hạt nhân Do bước đầu nghiên cứu nên khóa luận đạt số kết sau:  Về kết thu - Tổng quan quy trình sản xuất đồng vị 99Mo 99m Tc dùng y học hạt nhân - Thực nghiệm xác định hoạt độ 99Mo 99mTc  Về ý nghĩa khoa học Thử nghiệm chế tạo đồng vị 99Mo 99mTc việc chiếu xạ bia MoO3 với nguồn neutron đồng vị môn vật lý Hạt Nhân có ý nghĩa khoa học cao  Về ý nghĩa thực tiễn - Quy trình sản xuất đồng vị 99Mo 99m Tc môn cung cấp cho bệnh viện khu vực TP HCM - Đào tạo huấn luyện sinh viên nắm vững phương pháp sản xuất đồng vị, đặc biệt 99Mo 99mTc Trong trình làm đề tài, có số kinh nghiệm quý báu vấn đề sản xuất đồng vị phóng xạ 99Mo Chúng ta có điều kiện để tiến hành nhiều khâu quan trọng chuẩn bị mẫu, chiếu mẫu, đo mẫu, tính toán hoạt độ ban đầu… chưa thực chi tiết số khâu tách chiết 99 Tc, chưa làm bình chứa đồng vị phóng xạ… Tuy nhiên với làm thực đề tài phần giúp thông suốt tất khâu trình sản xuất đồng vị phóng xạ 99Mo, thực khâu quan trọng đủ để đánh giá nhận định khả sản xuất đồng vị phóng xạ 99 Mo nguồn neutron Am-Be môn, đóng góp vào khả chế tạo sản xuất đồng vị Việt Nam mà cụ thể TP HCM Khóa luận tốt nghiệp 37 B Kiến nghị Như việc thực hiện, kiểm tra nhận định khả sản suất 99 Mo hoàn thành số vấn đề cần khắc phục Tôi mong người khác có điều kiện thực lại đề cần tiến hành khâu sau nhằm có kết tốt hơn:  Xác định thông lượng neutron trước tiến hành thực nghiệm  Tại đỉnh 140,5 tính toán để tách hoạt độ 99Mo 99mTc  Xác định hệ số hiệu chỉnh góc khối C ướng phát triển Như nói từ đầu khóa luận tính cấp thiết đề tài, thông qua đề tài thấy tình hình thực tế việc sản xuất 99Mo môn Tôi hi vọng đề tài tiếp tục nghiên cứu mở rộng nhằm đưa việc sản xuất đồng vị 99Mo vào thực tiễn  Cần nghiên cứu phương pháp để tách hai đồng vị phát đỉnh lượng 99Mo 99mTc đỉnh 140,5 KeV  Tiến hành tính toán hiệu chỉnh góc khối  Nghiên cứu tách chiết 99m Tc khỏi mẫu dược chất phóng xạ dùng để chiết 99mTc  Chế tạo thiết bị đựng đồng vị phóng xạ để hoàn thiện việc sản xuất đồng vị phóng xạ Khóa luận tốt nghiệp 38 TÀI LI U THAM KHẢO Tiếng Việt [1] http://vi.wikipedia.org/wiki/Tecneti [2] http://wapedia.mobi/vi/Molybden [3] http://www.vaec.gov.vn/News/print_baiviet.php?EV=1&idbv=2145&iddomai n=18 [4] http://www.varans.gov.vn/ShowItems.ap?actType=23&ItemID=150&TypeGr p=1&menuid=109000&menulink=100000&menuup=109000 [5] Huỳnh Trúc Phương(2009), Giáo trình phân tích kích hoạt – lưu hành nội bộ, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh [6] Trương Thị Hồng Loan(2008), Giáo trình vật lý phóng xạ-lưu hành nội bộ, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh [7] Văn Thị Thu Trang(2008), Xác định số k0 phương pháp k0-INAA kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am-Be, Luận văn tốt nghiệp đại học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [8] Glacock MD and Neff H(2003), Neutron activation analysis and provenance research in archaeology, Meas.Sci.Tehnol [9] http://depts.washington.edu/chemcrs/bulkdisk/chem418A_win05/handout_le ct_ 3_decay_rates.pdf [10] http://en.wikipedia.org/wiki/technetium_99m_generator Khóa luận tốt nghiệp 39 PHỤ LỤC Các hệ số dùng chuẩn hiệu suất  Các thông số ống đựng mẫu theo hình 3.2  Các thông số detector HPGe  Tính toán hệ số hấp thụ tuyến tính MoO3 theo lượng Hệ số hấp thụ tuyến tính tính theo công thức μt = μm ρ Với μ t : hệ số hấp thụ tuyến tính theo lượng μ m : hệ số hấp thụ khối theo lượng tra từ chương trình Xcom ρ : mật độ nguyên tử Sau có hệ số hấp thụ tuyến tính Mo O theo lượng hệ số hấp thụ tuyến tính MoO3 tính theo công thức μ t,MoO =%Mo.μ t,Mo +%O.μ t,O Và hệ số hấp thụ tuyến tính MoO3theo lượng tính theo sau Khóa luận tốt nghiệp 40 Bảng tính toán hệ số hấp thụ tuyến tính mẫu E (keV) μ m,Mo μ t,Mo μ m,O μ t,O μ t,MoO3 60 4,200 4.186 0.191 0,133 2.849 80 1,960 1,921 0,168 0,117 1,326 100 1,100 1,078 0,155 0,108 0,758 150 0,421 0,412 0,136 0,095 0,308 200 0,242 0,237 0,124 0,086 0,187 300 0,138 0,135 0,107 0,075 0,115 400 0,105 0,102 0,095 0,067 0,091 500 0,088 0,086 0,087 0,061 0,078 600 0,0785 0,076 0,080 0,056 0,070 800 0,0685 0,067 0,070 0,049 0,061 Thay tất số liệu vào phần mềm DETEFF ta hiệu suất detector ứng với mức lượng, sau dùng phương pháp làm khớp ma trận ta có đường cong hiệu suất sau: ε=40.625-41.14ln(E)+16.28ln(E)2 -3.15ln(E)3 +0.299ln(E)4 -0.01ln(E)5 Và hiệu suất ghi detector đỉnh lượng quan tâm sau Năng lượng Ε(E) Sai số 181.1 KeV 0.0989 7.2 10-6 140.5 KeV 0.1077 5.7 10-6 Khóa luận tốt nghiệp [...]... nhiên thành 99m Tc 99mTc lại tiếp tục phân rã gamma cách ngẫu nhiên cho ra 99Tc Tuy nhiên chỉ có 87,5% lượng 99Mo phân rã beta thành 99mTc, lượng 99Mo còn lại thì phân rã beta trực tiếp thành 99Tc Như vậy ta có chuỗi phóng xạ: 99 99m β γ 99 Mo   Tc  Tc F,λMo λTc Trong chuỗi phóng xạ trên chúng ta có ba đồng vị phóng xạ và hai hằng số phân rã lamda đã biết để tính toán hoạt độ của 99Mo và 99mTc ln2... nguồn Nguồn neutron Chuyển mẫu Detector NaI (Tl) Máy bơm Hình 3.4: Hệ phân tích kích hoạt MTA-15  Nguồn neutron: Là nguồn đồng vị Am- Be, cấu tạo như ở hình 3.4 Nguồn neutron có thông lượng 1,5.107 n.cm-2.s-1, phát neutron có năng lượng 5,7 MeV và parafin là chất làm chậm .Neutron được sinh ra qua các phản ứng: 241 95 Am  24  237 93 Np   49 Be  126 C  01n 4 2 Khóa luận tốt nghiệp 29 Bột Am- Be Chất... Cesium-137 (Cs137) và đồng vị phóng xạ rất quan trọng trong y học hạt nhân ngày nay Molybden- 99 (99Mo) Mỗi lần phân hạch thì có thể giải phóng từ 2 đến 3 neutron mới, các neutron mới này lại có thể tạo ra sự phân hạch mới rồi lại sinh ra 2 đến 3 neutron mới khác… Cứ như vậy người ta gọi là phân hạch dây chuyền Chính nhờ đặc trưng này mà trong một thời gian ngắn lượng đồng vị 99Mo được tạo ra từ sự phân hạch... hóa: 2Mo+3O2  2MoO3 Trong nhiên liệu của chúng ta molybden tồn tại ở dạng đồng vị tự nhiên 98 Mo tuy nhiên khó có thể tránh khỏi trong mẫu cũng có cả đồng vị tự nhiên 100Mo ít nhiều ảnh hưởng đến sản phẩm chiếu xạ, do đồng vị này khi chiếu neutron không tạo 99Mo mà tạo ra 101Mo.Vậy mẫu càng hạn chế sự có mặt 100Mo càng có lợi 1.3.2 Nguồn neutron Trước hết muốn phản ứng xảy ra thì neutron cần phải... tách sẽ được nhỏ giọt từ từ xuống bình trụ gốm Tại đây chất tách sẽ kết hợp với 99mTc, 99mTc sẽ theo chất tách ra ngoài ở dạng dung dịch kết hợp như ở hình 99m 1.3 Chất tách ở đây thường là các dược phẩm, nên sau khi tách được Tc ta thường có luôn dược phẩm phóng xạ [9] 1.4 Ứng dụng của 99mTc 99 Mo sau khi được tạo thành sẽ tiếp tục phân rã beta để tạo ra đồng vị 99mTc và đây là đồng vị quan trọng có rất... nhân của neutron [4] Đối với phương pháp chiếu xạ thì nguồn neutron sử dụng hiệu quả nhất là nguồn neutron nhiệt 1.3.3 Thông lượng neutron Thông lượng neutron dùng trong phương pháp này cần phải vừa đủ không quá thấp cũng không được quá cao Nếu thông lượng neutron quá cao thì dư thừa neutron, có thể làm cho việc tạo 99Mo bị cảng trở Nhưng nếu thông lượng neutron quá thấp thì không đủ xác suất để neutron. .. Phương pháp này sản xuất đồng vị phóng xạ 98 99 Mo đi từ đồng vị tự nhiên Mo dựa trên nguyên tắc kích hoạt đơn giản đã nêu ở phần 1.1 Đồng vị 98Mo chính là nguyên tố bia được đem chiếu neutron trong thời gian chiếu nhất định để thực hiện phản ứng mong muốn: 98 Mo+n  99 Mo Như vậy sau thời gian chiếu thì 98Mo đã được biến đổi thành 99Mo Việc sử dụng phương pháp này để sản xuất 99Mo rất đơn giản và dễ... trong mẫu sẽ còn tồn tại nhiều đồng vị tự nhiên 98 Mo sau khi chiếu Vì vậy thông lượng neutron cho chiếu xạ chỉ cần vừa đủ Nếu đạt được thông lượng cỡ 1012n.cm2.s-1 thì khả năng tạo được 99Mo là lớn nhất 1.3.4 Thiết kế bia Thiết kế bia nhằm đảm bảo cho việc tăng xác suất xảy ra phản ứng tạo 99Mo Tùy vào từng điều kiện cụ thể của từng phòng thí nghiệm hay lò phản ứng mà bia chiếu được thiết kế theo những... chiết các đồng vị khác nhau ra riêng lẻ thì hoạt độ chung của mẫu chính là hoạt độ tổng cộng của tất cả các đồng vị phóng xạ trong chuỗi [6]: H=H1 +H2 +H3 + (2.22) 2.3 Hoạt độ phóng xạ của 99Mo và 99mTc Quay trở lại với sản xuất 99 Mo bằng phương pháp chiếu xạ, trong chương này ta sẽ tìm hiểu kĩ về hoạt độ của 99Mo và 99m Tc trong sản xuất 99Mo Như ta đã biết 99Mo sau khi được kích hoạt từ 98Mo thì... xác suất phát gamma ε(E): hiệu suất ghi của detecror tại đỉnh năng lượng E Hoạt độ ban đầu và thời điểm ứng với hoạt độ ban đầu của cả hai đồng vị phải được ghi chú rõ ràng chính xác trên các lọ đựng đồng vị phóng xạ để phục vụ cho việc sử dụng các đồng vị 99Mo và 99mTc mà đặc biệt là trong các bước chữa trị và chuẩn đoán y học rất cần chính xác hoạt độ của đồng vị phóng xạ 1.3.8 Chiết 99mTc Công việc ... Ống dẫn mẫu vào nguồn Nguồn neutron Chuyển mẫu Detector NaI (Tl) Máy bơm Hình 3.4: Hệ phân tích kích hoạt MTA-15  Nguồn neutron: Là nguồn đồng vị Am-Be, cấu tạo hình 3.4 Nguồn neutron có thông... Thử nghiệm chế tạo đồng vị 99Mo 99mTc việc chiếu xạ bia MoO3 với nguồn neutron đồng vị môn vật lý Hạt Nhân có ý nghĩa khoa học cao  Về ý nghĩa thực tiễn - Quy trình sản xuất đồng vị 99Mo 99m... mẫu cho ta thấy khả vận hành tốt nguồn neutron Am-Be môn chắn lò chiếu neutron Am-Be môn hoàn toàn có khả kích hoạt neutron để chế tạo đồng vị phóng xạ quan trọng molybden-99Mo Khóa luận tốt nghiệp