وبلاگ

ماکزیمم فرکانس را ۱۶HZ وماکزیمم زمان بمباران را ۳ نیمه عمرمعادل۱۸۰۰ ثانیه فرض میکنیم.
با مقایسه شکل (۴-۱۲) و (۴-۱۳) به این نتیجه می‌توان رسید که آهنگ رشد اکتیویته با افزایش نرخ تکرار و نیز افزایش زمان بمباران کمتر می‌شود. هر چند این کاهش برای نرخ تکرار سریع‌تر است. بنابراین در زمان بمباران طولانی با نرخ تکرار پایین اکتیویته نسبتا بیشتری خواهیم داشت نسبت به زمانی که با نرخ تکرار بالا در زمان بمباران محدود کار می کنیم. اما رادیوایزوتوپ نیتروژن-۱۳کوتاه عمر می باشد و نیمه عمر آن۱۰ دقیقه(معادل ۶۰۰ ثانیه) است و بعد از ۳ نیمه عمر(معادل ۱۸۰۰ ثانیه) رادیوایزوتوپ به سطح اشباع می رسد. بنابراین با اینکه از بمباران هدف در زمان طولانی با نرخ تکرار پایین اکتیویته بالاتری حاصل می شود ولی محدودیت اشباع رادیوایزوتوپ وجود دارد. بنابراین ترجیحا در این فصل به فرایند افزایش اکتیویته به وسیله افزایش نرخ تکرار می پردازیم.

در بخش سوم در این فصل به محاسبه اکتیویته طیف های دوترون پرداخته ایم. برای طیفی که بیشترین اکتیویته را به ما می دهد (طیف شماره ۱ مجموعه ۴mbar ) مانند قبل رابطه نرخ تکرار و اکتیویته را بدست می آوریم.
شکل(۴-۱۴): نمودار اکتیویته بر حسب نرخ تکرار برای طیف شماره ۱ مجموعه ۴mbar
شکل (۴-۱۴) رابطه بین اکتیویته و نرخ تکرار را نشان می دهد. با توجه به شکل(۴-۱۴) اکتیویته در نرخ تکرار ۱۶HZ بعد از ۶۰۰ ثانیه برابر است با ۸ MBq ،که این مقدار با مقالات گزارش شده با همین شرایط، یعنی با فرکانس ۱۶ HZ و زمان بمباران ۱۰دقیقه، مطابقت دارد [۱۵]. به همین دلیل در محاسبات بعدی از داده‌های این طیف استفاده می‌کنیم.
طبق آنچه گفته شد اکتیویته مورد نیاز برای تصویربرداری PETبیشتر از ۱GBqمی باشد و اکتیویته محاسبه شده ((A_cal=8MBq از این مقدار کمتر است. برای بررسی قابلیت دستگاه پلاسمای کانونی برای تولید این مقدار اکتیویته با بهره گرفتن از افزایش نرخ تکرار، اکتیویته را در فرکانس های بالاترمحاسبه می کنیم و فرکانس را تا حدی بالا می بریم تا به اکتیویته ۱Ci برسیم. همان طور که اشاره کردیم به دلیل رسیدن به سطح اشباع رادیوایزوتوپ در زمان طولانی، افزایش نرخ تکرار را انتخاب کردیم. بنابراین اکتیویته را در فرکانس‌های ۵۰ Hz, 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz بررسی می‌کنیم. (شکل۴-۱۵).

شکل(۴-۱۵): اکتیویته بر حسب نرخ تکرار (فرکانس های بالا)
همان طور که در شکل دیده می شود اکتیویته در نرخ تکرار ۱kHz بعد از ۱۸۰۰ ثانیه برابر است با ۰.۹ GBq معادل ۲ mCi است. سوتو^[۳۹]و همکارانش توانستند یک دستگاه پلاسمای کانونی (PF-50J)‌ را با فرکانس ۱ kHz ارائه دهند و شار نوترون را به مقدار قابل توجهی افزایش دهند[۳۵].
بنابراین با توجه به مقالات گزارش شده می‌توان مقدار اکتیویته آزمایشگاهی گزارش شده در دستگاه پلاسمای کانونی NX2 را از Ci به ۲ mCi رساند که این افزایش بسیار قابل توجه است.
با فرکانس ۱۰kHz بعد از ۱۸۰۰ثانیه زمان بمباران می‌توان به اکتیویته ۱Ci در دستگاه پلاسمای کانونی دست پیدا کرد. این مقدار اکتیویته مورد نیاز برای تصویربرداری PET است.
برای افزایش میزان اکتیویته در دستگاه پلاسمای کانونی با روش افزایش نرخ تکرار محدودیت هایی وجود دارد که غلبه بر آنها امکان استفاده از پلاسمای کانونی را به عنوان مولد رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر برای تصویربرداری PET فراهم می کند.

• • محدودیت های فنی

۱) از آنجائیکه محدوده زمانی لازم جهت تخلیه خازن از مرتبه چند ده نانو ثانیه می باشد، لذا مدار تخلیه باید مجهز به کلید های خاص از نوع اسپارگ گپ یا ایگنوترون باشند . کلید مورد استفاده باید قابلیت اینچنین فرکانسی را در محدوده ۲۰-۳۰ کیلو آمپر داشته باشد.
۲) استفاده از سوئیچ های سریع و خازن هایی که درحداقل زمان ممکن شارژو دشارژ شوند.
با توجه به این موارد می‌توان محدودیاتی که درارائه پلاسمای کانونی در نرخ تکرار وجود دارد را شرح داد: مدت زمان مورد نیاز برای شارژ خازن باید به گونه ای باشد که به هنگام صدور فرمان تخلیه‌ی انرژی خازن، سطح انرژی خازن به مقدار مورد نیاز رسیده باشد و لذا سطح ولتاژ آن نیز ثابت و پایدار باشد و روند شارژ خازن مدت زمان گذارای خود را طی کرده وسیستم شارژینگ از خازن بار جدا شود وخازن بار آماده تخلیه باشد. از نظر مدت زمان تخلیه محدودیتی نداریم وتخلیه خازن خیلی سریع انجام می پذیرد، ولی نرخ تکرار آزمایش در مدت زمان شارژ خازن اثر گذار است. به عنوان مثال اگر نرخ تکرار دستگاه معادل ۱۰ Hz باشد(۱۰ شات در ثانیه) فاصله مدت زمان لازم برای هر شات ۰.۱ ثانیه (۱۰۰میلی ثانیه) خواهد بود و با فرض ۵۰% زمان بازیافت مدار، مدت زمان شارژمعادل ۵۰ میلی ثانیه خواهد بود سپس خازن در چند ده نانوثانیه تخلیه می شود ودر حدود ۵۰ میلی ثانیه فرصت بازیافت دارد تا برای سیکل دوم شارژو آماده تخلیه گردد.[۱۴]
بنابراین خازن درچند نانوثانیه تخلیه ودر چند میلی ثانیه شارژ می شود و چون رادیوایزوتوپ های تولید شده در پلاسمای کانونی کوتاه عمر هستند در نرخ تکرار بالا زمان از اهمیتی بالایی برخوردار است.
بنابراین افزایش نرخ تکرار در دستگاه پلاسمای کانونی عاملی بسیار موثر در افزایش تعداد هسته های نیتروژن ۱۳ و در نتیجه افزایش اکتیویته می باشد ولی درحال حاضر با تکنولوژی موجود در این دستگاه با این روش نمی توان به اکتیویته مورد نیاز برای تصویر برداری دست پیدا کرد.
یکی دیگر از روش های افزایش اکتیویته، افزایش انرژی اولیه دستگاه پلاسمای کانونی می باشد در اینجا مختصری به این روش اشاره می کنیم.
۴-۴-۱-۲ انرژی دستگاه
با افزایش انرژی دستگاه تعداد دوترون های شتاب گرفته از پینچ افزایش می یابد[۳۳] و همان طور که گفته شد افزایش دوترون ها باعث افزایش میزان اکتیویته می شود.
در زیر جدولی رسم شده است که انرژی ذخیره شده در دستگاه های مختلف و تاثیر انرژی دستگاه بر تعداد دوترون ها و انرژی دوترون های شتاب گرفته شده را نشان می دهد.