بررسی شرایط بهینه تولید رادیوایزوتوپ اسکاندیم-43 در سیکلوترون 30mev از طریق شبیه‌سازی مونت‌کارلو

اسکاندیم-43 (43sc) رادیوایزوتوپی پوزیترون‌زا است که با گسیل فوتون نابودی kev 511 (176%) و پرتو گامای kev 372.76 (%23)، قابلیت استفاده در تصویربرداری pet را دارد. در این مطالعه، بهره تئوری تولید 43sc و ناخالصی‌های همراه آن در واکنش‌های 40ca(α,p)، 41k(α,2n)، 42ca(d,n)، 43ca(p,n)، 44ca(p,2n) و 46ti(p,a) برای تولید این رادیوایزوتوپ در سیکلوترون mev 30 کرج، با شبیه‌سازی توابع برانگیختگی این واکنش‌ها در کدهای مونت‌کارلو talys-96.1 و empire-3-2-2، و توان ایستانندگی جرمی در کد مونت‌کارلو srim-2013 در بازه انرژی 0 تا mev 30 و انتگرال‌گیری عددی از فرمول بهره تولید در matlab محاسبه شده و با نتایج تجربی مقایسه ‌شد. 44sc ناخالصی رادیوایزوتوپی است که‌ در واکنش‌های 44ca(p,2n) و 41k(α,2n) تولید می‌شود و حذف آن از محصول نهایی عملاً غیرممکن است؛ در واکنش 46ti(p,a) تولید می‌شود و با تعیین بازه انرژی، قابل‌حذف است؛ و در واکنش‌های 43ca(p,n)، 42ca(d,n) و 40ca(α,p) تولید نمی‌شود. نتایج نشان می‌دهد که برای تولید 43sc خالص با بالاترین بهره تولید، 43ca(p,n) بهترین واکنش برای سیکلوترون کرج است؛ اما برای تولید محصولی خالص با بهره مناسب و کمترین هزینه ممکن، واکنش 40ca(α,p) انتخاب بهتری است.

investigating the optimal conditions for scandium-43 radioisotope production in 30 mev cyclotron via monte carlo simulation

scandium-43 (43sc) is a positron emitter radioisotope that can be used in pet imaging by emitting 511 kev (176%) annihilation photon and 372.76 kev gamma ray (23%). in this study, the theoretical production yield of 43sc and its accompanying impurities in the 43ca(p,n), 44ca(p,2n), 46ti(p,a), 42ca(d,n), 40ca(a,p) and 41k(a,2n) reactions to produce this radioisotope in 30 mev karaj cyclotron were calculated by simulating the excitation functions of these reactions in talys-1/96 and empire-3-2-2 monte carlo codes, and the mass stopping power in srim-2013 monte carlo code and the numerical integration of the production yield formula in matlab in the energy range of 0 to 30 mev, and were compared with the experimental results. 44sc is a radioisotopic impurity that is produced in the 44ca(p,2n) and 41k(a,2n) reactions and it’s practically impossible to remove it from the final product; it’s produced in the 46ti(p,a) reaction and can be removed by determining the energy range; and it isn’t produced in the 43ca(p,n), 42ca(d,n) and 40ca(α,p) reactions. the results show that for the production of pure 43sc with the highest yield, 43ca(p,n) is the best reaction for karaj cyclotron; but to produce a pure product with a suitable yield and the lowest possible cost, the 40ca(α,p) reaction is a better choice.