Nájdite nás na Facebook / oSkole.sk
 
nevhodný a nelegálny obsah
 
Rýchla navigácia:      
pridaj referát

Cyklotrón

Dátum pridania: 03. 04. 2009 15:55
Autor príspevku: Foxter
Zobrazené: 2913x


Cyklotrón je urýchľovač častíc s elektrickým nábojom. V atómovej fyzike často potrebujeme, aby sa častice, napr. ióny, pohybovali veľkou rýchlosťou. Cyklotrón patrí medzi zariadenia, ktoré sa používajú na tento cieľ. 

Urýchlené častice môžu po urýchlení nadobudnúť pomerne veľkú energiu a keď narazia na iné častice, napr. na niektoré atómy, zmenia ich vlastnosti. Ostreľovaním atómov iónmi vznikajú napr. žiariče, ktoré sa používajú v lekárstve pre liečbu zhubných nádorov.


Zjednodušená schéma cyklotrónu. Hore – pri bočnom pohľade, dole – pri pohľade zhora. Vo vákuovej nádobe sú umiestnené kovové duanty – polkruhové duté kovové nádoby, do ktorých sa vstrekujú ióny zo zdroja Z. Vákuová nádoba s duantmi je umiestnená v homogénnom magnetickom poli elektromagnetu (indukčné čiary vstupujú do obrázku). V priestore medzi duantmi sa častice urýchľujú. 
Kladné ióny zo zdroja Z vletujú do jedného z duantov kolmo na indukčné čiary magnetického poľa. V magnetickom poli vo vnútri duantu sa ióny pohybujú po kružnici (polkružnici). Medzi duantmi je vysoké napätie (rádovo v stovkách kilovoltov) a teda aj silné elektrické pole. Smer elektrického poľa sa v zdroji napätia neustále prepína – zmení sa vždy tak aby sa elektróny počas preletu medzi duantmi urýchľovali. 

Keď ión vyletí z dutiny duantu rýchlosťou v1, dostane sa do elektrického poľa s intenzitou E. Pôsobením elektrickej sily Fe = QE sa jeho rýchlosť zväčší, takže do dutiny susedného duantu vletí rýchlosťou v2 > v1. Pohybuje sa aj naďalej po kružnici, ale pretože sa jeho rýchlosť zväčšila, je to pohyb po kružnici s väčším polomerom [pozri vzťah (1)].

Pohyb iónu znázornený na obr. 1-19 je zjednodušený – v skutočnosti ión vykoná desiatky obehov, kým sa dostane na vonkajší okraj duantu. Tam ho špeciálne zariadenie odchýli z kružnice tak, aby dopadol na terč vyrobený z materiálu, z ktorého má vzniknúť rádioaktívny žiarič.
Cyklotrón vynašiel americký fyzik Ernest Orlando Lawrence. Je to prístroj urýchľujúci pohyb nabitých častíc a produkujúci zväzok 1014-1015 urýchlených častíc za sekundu. Takýmto zväzkom sa ožarujú látky a dochádza k potrebným chemickým reakciám, ktorými sa vyrábajú tzv. rádiofarmaká. Sú to rádioaktívne nuklidy prvkov, ktoré vysielajú určité žiarenie. Podajú sa pacientovi a pomocou tomografu ich dokážu lekári lokalizovať. Príkladom je akumulácia FDG - fluórdeoxyglukózy v rakovinových bunkách. Takéto bunky dokážu ďaleko lepšie metabolizovať glukózu ako zdravé bunky (okrem buniek mozgu a srdca). FDG sa dostatočne podobá na glukózu, aby prenikla do bunky, no na rozdiel od nej sa nerozkladá, ale hromadí, a to najmä v rakovinových. Stáva sa takto ich značkovačom. Na ich zobrazenie slúži PET – Pozitrónová emisná tomografia. Jej výhodou je, že zobrazí špecifický fyziologický proces a nie až zmeny tkaniva, ktoré sú už jeho následkom. Je to obrovská šanca pre onkologických pacientov, ktorý majú začiatočné štádium choroby. Včasné diagnostikovanie im môže život nie len predĺžiť, ale niekedy i zachrániť. Ďalšou výhodou je krátka životnosť rádiofarmák. Kým na rozpad iódu-131 treba 80 dní, cyklotrónovému iódu-123 sa to podarí už za 5-6 dní. Tým sa znižuje radiačné zaťaženie pacientov a taktiež ekologické riziká z rádioaktívneho odpadu. Cyklotrónovo pripravované alfa žiariče 211At, 149Tb, DOPA, (S)-2-amino-3-(4,5-dihydroxy-2-[18F]fluoro-fenyl)propionová kyselina, 99mTc, 125I, 133Xe, [123I]MIBG atď. sú základom vývoja rádioaktívnych liečív, ktoré dopravia alfa žiarič presne do chorej bunky (rádioimunoterapia). Výroba každého rádiofarmaka je vlastne mikrosyntézou miligramových a submiligramových množstiev v podmienkach mimoriadne náročných z hľadiska radiačnej ochrany i mikrobiologickej sterility pracoviska. Syntéza sa uskutočňuje v automaticky riadených kompaktných syntéznych moduloch za olovenou ochranou, v hermetických a sterilných komorách. Reakčné podmienky sa vyberajú tak, aby reakcia a prečistenie produktu prebehli za krátku dobu. 

Využitie krátkožijúcich rádionuklidov pre diagnostiku kardiovaskulárnych a neurologických ochorení neprichádza bez cyklotrónu v bezprostrednej blízkosti diagnostického pracoviska vôbec do úvahy. Na území bývalej Československej republiky je od roku 1977 cyklotrón-U120 ruskej výroby v Ústave jadrového výskumu v Řeži. Z jeho produkcie sa dováža rádiofarmakum FDG do Cyklotrónového centra SR, prevádzkovaného od roku 2000 Onkologickým ústavom sv. Alžbety v Bratislave. Vláda SR schválila v roku 1996 strategický zámer vybudovať Cyklotrónové laboratórium v rámci Slovenskeho meteorologického ústavu v Bratislave z prostriedkov deblokácie dlhu Ruskej federácie voči SR. Podporila ho aj dalsia vláda. Obyvatelia Karlovej Vsi sa však zľakli zdravotnej hrozby a zorganizovali petíciu proti výstavbe. Pritom smerné hodnoty ožiarenia pre jednotlivcov z obyvateľstva v najbliššom osídleni cykotrónového komplexu boli pre jeho projekciu nasadené tak nízko, že tvoria iba jedno percento prírodneho pozadia.


reklama

 


Hodnotenie:
Hviezdičky: 3
Hodnotené: 571x

Späť
 

 
odporúčame