Thạc Sĩ Nghiên cứu phương pháp chế tạo đồng vị 99mTc từ bia MoO3 nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Chuyên ngành: Vật Lý Nguyên Tử, Hạt Nhân và Năng Lượng Cao
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
Năm -2011


MỤC LỤC (Luận văn dài 66 trang)
Trang
Danh mục các bảng . i
Danh mục các hình vẽ ii
Mở đầu 1


Chương 1: TỔNG QUAN . 3
1.1. Giới thiệu về sản xuất đồng vị phóng xạ 3
1.2. Tình hình sử dụng và sản xuất 99Mo hiện nay 5
1.3. Các phương pháp sản xuất 99Mo 6
1.3.1. Chế tạo 99Mo theo phương pháp phân hạch 235U . 7
1.3.2. Chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron . 9
1.3.3. Các phương pháp khác 10
1.4. Các phương pháp tách chiết 99mTc . 12
1.4.1. Phương pháp chiết cột . 12
1.4.2. Phương pháp chiết dung môi . 14
1.4.3. Phương pháp chiết thăng hoa . 14
1.5. Ứng dụng của 99mTc trong y học hạt nhân 16


Chương 2: CHẾ TẠO 99Mo THEO PHƯƠNG PHÁP KÍCH HOẠT NEUTRON . 18
2.1. Nguyên liệu 18
2.2. Các loại nguồn neutron . 19
2.2.1. Nguồn neutron đồng vị . 19
2.2.2. Máy phát neutron . 19
2.2.3. Lò phản ứng hạt nhân 20
2.3. Các phương pháp chiếu xạ . 20
2.3.1. Container chiếu xạ . 20
2.3.2. Các phương pháp chiếu xạ . 21
2.3.3. Chiếu xạ . 22
2.4. Quá trình phân rã phóng xạ - Hoạt độ phóng xạ 25
2.4.1. Quá trình phân rã phóng xạ . 25
2.4.2. Hoạt độ phóng xạ . 28
2.4.3. Hoạt độ của 99Mo và 99mTc theo lý thuyết . 31
2.4.4. Hoạt độ 99Mo và 99mTc theo thực nghiệm 35


Chương 3: THỰC NGHIỆM 37
3.1. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm . 37
3.1.1. Thiết bị chuẩn bị mẫu 37
3.1.2. Thiết bị chiếu mẫu - nguồn neutron . 38
3.1.3. Thiết bị đo 40
3.1.4. Dụng cụ tách chiết . 40
3.2. Thực nghiệm xác định đường cong hiệu suất theo năng lượng gamma . 41
3.2.1. Đối với mẫu có dạng hình trụ 41
3.2.2. Đối với mẫu có dạng hình lá (tấm) 42
3.3. Thực nghiệm xác định thông lượng neutron nhiệt và trên nhiệt 44
3.4. Thực nghiệm chế tạo đồng vị 99mTc nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be 45
3.4.1. Chuẩn bị mẫu và chiếu mẫu . 45
3.4.2. Đo hoạt độ phóng xạ 46
Kết luận 52
Danh mục các công trình 53
Tài liệu tham khảo 54
Phụ lục 55

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các chuỗi đồng vị phóng xạ
Bảng 1.2: So sánh các dạng khác nhau của máy phát đồng vị 99Mo/ 99mTc
Bảng 2.1: Các đồng vị Mo và sản phẩm kích hoạt neutron
Bảng 3.1: Bảng số liệu của mẫu chuẩn IAEA – 375
Bảng 3.2: Hiệu suất của detector đối với mẫu hình học tấm
Bảng 3.3: Thông lượng neutron nhiệt và trên nhiệt của nguồn Am-Be
Bảng 3.4: Thời gian chiếu và khối lượng của các nhóm mẫu
Bảng 3.5: Thời gian đo mẫu
Bảng 3.6: Diện tích đỉnh năng lượng quan tâm
Bảng 3.7: Hoạt độ riêng của 99Mo99m
Bảng 3.8: Diện tích đỉnh 140,5keV của nhóm Tc ở lần chiết thứ nhất
Bảng 3.9: Hoạt độ riêng của 99mTc ngay sau khi chiết lần 1 99m
Bảng 3.10: Diện tích đỉnh 140,5keV của nhóm Tc ở lần chiết thứ hai
Bảng 3.11: Hoạt độ riêng của 99mTc ngay sau khi chiết lần 2

MỞ ĐẦU


Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đời sống con người ngày càng được cải thiện, các nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao. Một trong những nhu cầu quan trọng được đặt lên hàng đầu đó là nhu cầu về sức khỏe. Y tế phát triển, tuổi thọ con người được nâng cao so với trước đây. Bên cạnh đó, dân số thế giới tăng nhanh, con người khai thác tài nguyên ngày một nhiều hơn, nhiều nhà máy công nghiệp mọc lên, một khối lượng lớn chất thải được thải ra môi trường. Chính vì vậy, môi trường ngày càng bị ô nhiễm, nhiều loại bệnh mới xuất hiện, đặc biệt số người mắc bệnh ung thư ngày càng gia tăng. Phát hiện ung thư sớm và chữa trị kịp thời là một yêu cầu đối với ngành y học nhằm kéo dài tuổi thọ của người bệnh. Sự ra đời của y học hạt nhân góp phần vào việc phát hiện
và chữa trị một số bệnh nan y này.
Y học hạt nhân là một nhánh của y học, nó sử dụng các đồng vị phóng xạ trong việc chẩn đoán chức năng ở các bộ phận đặc biệt của con người hoặc điều trị chúng. Hầu hết trong các trường hợp, từ các thông tin thu được các bác sĩ sử dụng
để thực hiện một chẩn đoán nhanh, chính xác về căn bệnh của bệnh nhân. Trong một số trường hợp khác, các đồng vị phóng xạ có thể được sử dụng để điều trị các cơ quan bị bệnh hay các khối u. Trong y học hạt nhân, để chẩn đoán chức năng của các cơ quan trong cơ thể, người ta sử dụng các chất đánh dấu đưa vào cơ thể bệnh nhân, những chất đánh dấu này phát gamma, đi qua cơ thể người bệnh và được ghi nhận bởi gamma camera. Dựa vào hình ảnh thu được, các bác sĩ có thể chẩn đoán được căn bệnh của bệnh nhân. Những chất đánh dấu thường là những đồng vị có thời gian bán rã ngắn kết hợp với các dược chất, trong đó các quá trình sinh lí cụ thể đã được xem xét kỹ lưỡng.


Trong số các đồng vị phóng xạ được sử dụng cho chẩn đoán thì 99mTc là một đồng vị được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Sở dĩ 99mTc được sử dụng rộng rãi như vậy vì 99mTc có nhiều ưu điểm như chu kỳ bán hủy 6,02 giờ đủ dài để tiến hành kiểm tra các quá trình trao đổi chất nhưng cũng đủ ngắn để giảm thiểu liều bức xạ cho bệnh nhân; nó phát gamma năng lượng thấp, thoát ra khỏi cơ thể bệnh nhân và
được ghi nhận bởi detector. Với những ưu điểm trên, 99mTc đã trở thành một đồng vị được sử dụng ngày càng nhiều trong các ca chẩn đoán trong y học hạt nhân (chiếm khoảng 80% các ca chẩn đoán trong y học hạt nhân). Do nhu cầu sử dụng đồng vị này ngày càng tăng nên nguồn cung 99mTc hiện nay đang trở nên thiếu hụt.


Vì 99mTc là một đồng vị phóng xạ quan trọng, được sử dụng rộng rãi nhất trong các ca chẩn đoán y học hiện nay nên chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm tìm hiểu qui trình chế tạo 99mTc ngay tại bộ môn Vật Lý Hạt Nhân – nơi có nguồn neutron Am-Be không chỉ phục vụ cho công việc giảng dạy, học tập mà còn phục vụ cho việc nghiên cứu.


Chúng tôi thực hiện đề tài này trong ba chương:
Chương 1: Tổng quan. Chương này chúng tôi giới thiệu tổng quát tình hình sử dụng 99mTc và các phương pháp chế tạo đồng vị 99mTc hiện nay trên thế giới.
Chương 2: Chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron: trình bày các bước chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron được sử dụng hiện nay.
Chương 3: Thực nghiệm. Với những thiết bị hiện có tại bộ môn Vật Lý Hạt Nhân trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, chúng tôi nghiên cứu phương pháp chế tạo đồng vị 99mTc, bước đầu xây dựng đường cong thực nghiệm biểu thị mối quan hệ giữa hoạt độ riêng của 99mTc và khối lượng mẫu chiếu.


Kết luận.