برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

جدول(3-1): رادیوایزوتوپ های قابل تولید در دستگاه پلاسمای کانونی 51
جدول(4-1): مقادیر n گزارش شده در مراجع مختلف 61
جدول(4-2): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار4mbar 68
جدول(4-3): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار6mbar 68
جدول(4-4): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار8mbar 68
جدول(4-5): انرژی ماکزیمم طیف ها با مقدار n متناسب با آن 69
جدول(4-6): خصوصیات دستگاه های پلاسمای کانونی 79
جدول(4-7): ویژگی پرتو دوترونی گسیل شده در دستگاه های پلاسمای کانونی متفاوت 86
چکیده
بررسی و مطالعه شرایط بهینه تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر با استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی موضوع مورد تحقیق پروژه حاضر است. رادیوایزوتوپ‌های کوتاه عمر که درپزشکی کاربرد دارند شامل:18F (110 دقیقه)؛ 13N (10دقیقه)؛ 15O (5/2 دقیقه)؛ 11C (20دقیقه) هستند. تکنیک تصویربرداری گسیل پوزیترونی با استفاده از این رادیوایزوتوپ ها مزایای گسترده ای نسبت به سایر روش ها دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از : آشکارسازی بافت های سرطانی ، تعیین گسترش آن در بدن ، بررسی موثر بودن عمل درمان، تعیین بازگشت مجدد سرطان پس از عمل، تعیین اثرات حمله قلبی. استفاده از سیکلوترون تصویربرداری گسیل پوزیترونی را به روشی گرانقیمت تبدیل کرده است. بنابراین لازم است سایر روش ها مورد بررسی قرار گرفته تا هزینه ها را کاهش داده و امکان استفاده از آن را برای همه فراهم کرد. به همین منظور دستگاه پلاسمای کانونی به دلایل گفته شده مورد توجه جدی قرار گرفته است. اهداف مورد بررسی در این تحقیق شامل: 1) آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و مطالعه فازهای مختلف آن. 2) بررسی مکانیسم های شتاب و مطالعه طیف دوترون های پر انرژی شامل روش های اندازه گیری طیف های دوترون 3) بررسی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی. 4) شرایط بهینه سازی شامل: محاسبه اکتیویته طیف های آزمایشگاهی، رابطه بین توان تابع نمایی و اکتیویته و همچنین برای بهینه سازیِ تولید رادیوایزوتوپ ها می توان در مد تکرار کارکرده و یا انرژی دستگاه را بالا برد و یا شرایط دیگر را بررسی کرد.
فصل اول
آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و کاربردهای آن
دستگاه پلاسمای کانونی یکی از پرکاربردترین دستگاه‌هایی است که درتحقیقات گداخت هسته‌ای بکار می رود. در سالهای 1960 و 1965 ، به ترتیب فیلیپوف و مدر نتایج تحقیقاتشان در خصوص پلاسمای کانونی را که به طور مستقل از یکدیگر انجام شده بود، منتشر کردند و به این ترتیب دو ساختار مختلف پلاسمای کانونی تحت عنوان های فیلیپوف و مدر مطرح شدند و از آن پس آزمایشگاه‌های فراوانی در سرتا سر دنیا بنا نهاده شد[1,2]. بررسی آماری منابع منتشر شده در رابطه با پلاسمای کانونی در دهه های اخیر نشان می‌دهد که بیشترین حجم تحقیقات در این زمینه به ترتیب به کشورهای آلمان، روسیه، آمریکا، آرژانتین، مالزی، هند و ایتالیا اختصاص یافته است.
دستگاه پلاسمای کانونی از دو بخش اساسی تشکیل شده است: عناصر اصلی وعناصر جانبی. عناصر اصلی شامل محفظه تخلیه، سوئیچ اسپارک گپ و بانک های خازنی می‌باشد و عناصر جانبی شامل سیستم تغذیه الکتریکی، سیستم خلاء، سیستم تزریق گاز و دستگاه های داده‌پردازی و تشخیصی ‌می‌باشند. در این سیستم‌ها ستون پلاسما دارای ویژگی‌هایی از قبیل:1) بسیار داغ، به طوری که با مطالعات انجام شده بر روی گسیل اشعه ایکس نرم دمای الکترون ها در حدود چند keV تخمین زده شده است. در دستگاه‌‌هایی در محدوده انرژی چند کیلو ژول تا چند مگا ژول دمای الکترون در ستون پلاسما 0.4-1keV اندازه گیری شده است.2)بسیار چگال، میانگین چگالی در دستگاه‌های بزرگ وکوچک در حدود 31018cm-3 می‌باشد. چگالی خیلی بالا معمولا در یک فاصله زمانی خیلی کوتاه بدست می‌آید. یک ویژگی خاص در دستگاه نوع فیلیپوف محدوده چگالی کم است.3) طول عمر بسیار کوتاه ، پلاسمای کانونی نوع مدر معمولا در حدود 30-400 ns و در دستگاه فیلیپوف طول عمری در حدود 100 ns دارد. 4) معمولا ابعاد ستون پلاسما 1-2 mmبرای قطر و 10-30 mm برای طول تخمین زده شده است[17].
1-1 ساختار کلی دستگاه پلاسمای کانونی
دستگاه پلاسمای کانونی مدل مدر و فیلیپوف از نظر کارکرد تقریبا شبیه هم هستند ولی از نظر شکل هندسی با هم متفاوت هستند. عمده تفاوت بین مدلهای فیلیپوف و مدر در ابعاد الکترودهاست به طوری که نسبت قطر به طول آند در نوع فیلیپوف بزرگتر از 5 است ولی همین نسبت در نوع مدر در حدود 25/0 است. همچنین در نوع فیلیپوف قطر آند در حدود 50 تا 200 سانتی متر است حال آنکه درنوع مدر، آند در حدود 2 الی 22 سانتیمتر قطر دارد.
در دستگاه پلاسمای کانونی( هر دو نوع فیلیپوف و مدر) آند و کاتد بصورت هم محور قرار گرفته است که توسط یک عایق از یکدیگر جدا شده‌‌اند. اساس کار یک دستگاه پلاسمای کانونی ساده است: انرژی الکتریکی ذخیره شده در یک بانک خازنی به سرعت و بوسیله یک سوئیچ سریع به الکترودها منتقل می‌شود (شکل1-1). با اعمال نیروی لورنتس، لایه پلاسمای حامل جریان شتاب می‌گیرد و به انتهای الکترودها می‌رسد وسپس تحت نیروی لورنتس شعاعی به محور تقارن الکترودها می‌رسد و نهایتا این پلاسما در یک ناحیه کوچک بر روی آند متراکم می‌شود که این پدیده را تنگش پلاسما می‌نامند.
شکل (1-1): نمایی ساده از دستگاه پلاسمای کانونی : نوع فیلیپوف (سمت راست) ؛ نوع مدر (سمت چپ)
در پلاسمای کانونی نوع مدر حرکت لایه جریان از سطح عایق تا محور تقارن دستگاه در دو مرحله جداگانه صورت ‌می‌گیرد. در مرحله اول که حرکت محوری نامیده می‌شود، لایه جریان فقط یک حرکت طولی در امتداد محور دستگاه خواهد داشت. با رسیدن لایه جریان به لبه آند، این مرحله خاتمه یافته و مرحله دوم که تنگش شعاعی نامیده می‌شود آغاز می‌شود. در این مرحله لایه جریان به صورت شعاعی به سمت محور تقارن دستگاه حرکت می‌کند اما در نوع فیلیپوف حرکت شعاعی به سمت محور تقارن از همان ابتدا و بعد از تشکیل لایه جریان در سطح عایق، شروع می‌شود و حرکت لایه جریان در جهت های مختلف بصورت همزمان می‌باشد.
دسته بندی : علمی