Theoretical investigation of the cross-sections for some radioisotopes used in medicine

Abstract

Tıbbi bilgilerdeki ilerlemeler ve hastalık süreçlerinin daha iyi anlaşılması, erken tanı ve tarama yöntemleri arayışını ve yeni tedavi seçeneklerini teşvik etmektedir. Radyoizotoplar ve radyofarmasötiklerin kullanıldığı diagnostik ve terapötik uygulamalar bu bağlamda kilit elementler olmaya devam etmektedir. Farklı radyoaktif izotoplar, bilimsel araştırmalarda olduğu gibi, günlük hayatımıza da önem veren teknolojik uygulamalarda önemli roller oynamaktadır. Bu tür nükleer bazlı hizmetlere olan talebin artması bekleniyor.Tıbbi tanı ve tedavide kullanılan radyoizotopların üretimi nükleer reaksiyonlara dayanmaktadır. Tesir kesitin verileri nükleer reaksiyon modellerini anlamak ve bu reaksiyon tarafından üretilen radyoizotopların ve nötron kullanımının iyileştirilmesi için önemlidir. Nükleer reaksiyonların enerji bağımlılığı detaylı olarak bilinmemektedir. Bu nedenle, çok sayıda enerjinin kesitleri incelenmelidir.Bu çalışmada, bazı medikal radyoizotopların üretim tesir kesitler nötron, foton, proton, döteron, 3He ve alfa reaksiyonları, Monte Carlo nükleer reaksiyon simülasyon programı TALYS sürüm 1.6 kodu kullanılarak araştırılmıştır.Bu ilave olarak, sırasıyla nötron, proton ve alfa parçacıklarının çift diferansiyel kesitleri ve enerjiye bağlı tesir kesitleri, sırasıyla 56Fe, 50Cr ve 19F çekirdeklerinin döteron, proton ve nötronlarla bombardımanında incelenmiştir. Bu enerjilerdeki radyoizotopların üretim verimliliği ve ortalama kesitleri için optimum enerji aralıkları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar tartışılmış ve Deneysel Nükleer Reaksiyon Veri Kütüphanesi'nden alınan deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır.

Advances in medical knowledge and better understanding of disease processes are driving the search for early diagnosis and screening methods, and for new therapy options. Diagnostic and therapeutic applications using radioisotopes and radiopharmaceuticals continue to be the key elements in this context. Different radioactive isotopes play significant roles in technological applications of importance to our daily life as well for scientific research. Thus demand for such nuclear based services is expected to be expanded.Production of the radioisotopes used in medical diagnosis and treatment are based on nuclear reactions. The data of the cross section is important to understand nuclear reaction models and to improve radioisotopes and neutron usage well that generated by this reaction. Energy dependence of nuclear reactions is not known. Therefore, the cross sections need to be examined for multi number of energies. In this study, the investigation of neutrons, photons, protons, deuterons, 3He and alpha particles induced to production cross sections of some medical radioisotopes by using Monte Carlo nuclear reaction simulation program TALYS version 1.6 code has been done.In addition, double differential cross sections and energy dependent differential cross sections of neutron, proton, and alpha particles occured consequently in the bombardment of 56Fe, 50Cr and 19F nuclei with deuteron, proton and neutrons respectively, were also investigated in this study. Optimum energy ranges for radioisotopes production efficiency and average cross sections in these energies have been determined. The obtained results have been discussed and compared with the experimental data taken from the Experimental Nuclear Reaction Data Library.