Corso acceleratori per la produzione di radioisotopi:

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Corso acceleratori per la produzione di radioisotopi: Descrizione PETtrace 800

Gabriele Chiodini

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Lecce

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Progetto di ricerca e formazione Rif. PON01_03054

“R.A.I.S.E. Reasearch, Application, Innovation, SErvices in Bioimaging”

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Lezioni

1.Produzione di radioisotopi con un ciclotrone 2.Descrizione di un ciclotrone commerciale:  

PETtrace800

3.Progetto di un impianto di produzione di radioisotopi

4.Utilizzo codice open source SRIM per valutazione Range, Perdita di Energia e profilo del fascio nel bersaglio

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Descrizione di un ciclotrone commerciale: PETtrace800 

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Ciclotrone

1. Caratteristiche generali 2. Magnete

3. Radiofrequenza

4. Sorgente di protoni 5. Estrazione fascio

6. Connessione bersaglio 7. Diagnostica fascio

8. Sistema a vuoto

9. Sistema di potenza 10.Sistemi di controllo

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PETtrace800

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Vertical three sectors isochronous cyclotron magnet pole tips with spiral edges

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Caratteristiche generali

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Magnete

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Radiofrequenza

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RF prima armonica

Dee in opposizione di fase -pi Bunch in un solo gap alla volta

Bunch sfasato di pi/4 =apertura Dee

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RF armoniche superiori e flat top

Dee in fase 2pi Un bunch per gap Bunch in fase

Dee in opposizione di fase -pi Bunch in un solo gap alla volta Frequenza bunch 1/3 RF

Stabilità di fase non funziona

Necessario aggiunger la terza armonica

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Triodo per generazione RF (1)

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Triodo per generazione RF (2)

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Cavi coassiali di trasmissione RF(1)

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Cavi coassiali di trasmissione RF(2)

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Sorgente di Ioni (1)

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Sorgente di Ioni (2)

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Current probe

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Estrazione fascio

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Metodi di estrazione

Deflettore per ioni positivi Strip foil per ioni negativi

Più corrente e più attivazione

Leggermente meno corrente ma molto meno   attivazione

Operazioni dual beam

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Sistema di estrazione

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Collimatori

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Connessione bersaglio

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Diagnostica del fascio

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Sistema a vuoto

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Pompa a diffusione a bagno d’olio

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Pompa rotativa di baking

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Valvole del vuoto ad aria compressa

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Sistema controllo del vuoto

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Sistema ad aria compressa

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Sistema di potenza

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Cabinets

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Sistema di raffreddamento

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Condotti circuito di raffreddamento

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Schema circuito di raffreddamento

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Panello di controllo del raffreddamento

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Sistema di raffredamento a elio

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Produzione radioisotopi

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Resa produzione di radioisotopi

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Esempio di bersaglio liquido

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Esempio di bersaglio gassoso

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Sistema di controllo: master

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Sistema di controllo: acceleratore

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Sistema di controllo: radiochimico

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Controllo parametri durante l’irraggiamento

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Controllo target

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Self-shielding(1) 1. Pannelli PVC (termalizza i neutroni)

2. Tank di acqua con boro (assorbe i neutroni termici)

3. Pannelli di piombo (assorbe radiazioni ionizzanti)

4. Mura di Cemento armato (assorbe radiazioni ionizzanti)

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Self-shielding(2)

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Esercizio numerico

Determinare l’energia di accelerazione di protoni e deuteroni (in 2a armonica) di PETtrace800.

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Aiuto:

q = 1.6 x 10^-19 C m = 1.67 x 10^-27 kg r = mv/qB f = qB/ 2πm

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Esercizio di simulazione

Simulare con SRIM: perdita di energia e profili del fascio nel bersaglio liquido

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Esercizio pratico

Accensione, bombardamento target di H2O non

arricchita, spegnimento del ciclotrone PETtrace800 dello stabilimento mediante il Service System.

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