بخشی از مقاله
چکیده
آهنگ تولید آهن-55 تحت بمباران پروتونی منگنز-55 از طریق واکنشهاي مختلف بررسی شده است. تابع برانگیختگی واکنش 55Mn - p,n - 55Fe با استفاده از کدهاي کامپیوتري EMPIRE-3.1 ، ALICE/ASH و TALYS-1.2 محاسبه شده است.ماده هدف دياکسیدمنگنز آماده شده توسط پروتونهایی با جریان 20 µA و انرژي 18 MeV بمباران شده و اکتیویته 55Fe تولید شده، با آنالیز طیف اشعه ایکس آهن-55، تعیین شده است. بهره تولید تجربی با مقدار محاسبه شده آن توسط کدهاي فوق مقایسه شد و موافقت نسبی بین این مقادیر مشاهده گردید.
مقدمه
رادیوایزوتوپ آهن-55 - با نیمه عمر2/73 سال - بوسیله گیر اندازي الکترون1 واپاشی میکند و بیشترین تابش گسیلی آن، پرتو ایکس kα با انرژي 5/89 keV میباشد. همچنین درصد کمی اشعه گاماي ضعیف گسیل میکند. این رادیوایزوتوپ بعنوان چشمه استاندارد براي آشکارسازهاي پرتوایکس استفاده میشود[1] و کاربردهاي متفاوتی دارد. براي مثال در زمینه پزشکی، در مطالعات
جذب و متابولیسم آهن در بدن انسان استفاده میشود [2] ویا در زمینه صنعتی، براي اندازهگیري شدت تابش فلئورسان پس پراکنده و برانگیخته جهت تعیین محتواي خاك در نمونههاي زغالسنگ به کار برده میشود [3] و همچنین در زمینه کشاورزي، براي بررسی جذب املاح در گیاهان کاربرد دارد.
[4] در این تحقیق پارامترهاي تولید رادیوایزوتوپ 55Fe بوسیله پرتودهی سیکلوترون تحت واکنش 55Mn - p,n - 55Fe بررسی شده است. تابع بر انگیختگی این واکنش بوسیله کدهاي محاسباتی EMPIRE-3.1، ALICE/ASH و 5] TALYS-1 .2و6و[7 محاسبه شده است. بهترین بازه انرژي تولید 55Fe با توجه به این کدها ارزیابی شده و بهره تولید این واکنش در بازه انرژي منتخب، محاسبه شده است.
همچنین ضخامت لازم براي لایه نشانی هدف روي زیر لایه مسی توسط کد SRIM مورد محاسبه قرار گرفته است . [8] هدف از طریق لایهنشانی به روش رسوبدهی روي زیر لایه مسی نشانده شده است. در این تحقیق طراحی سیستم هدف به گونهاي است که جریان باریکه را می توان تا مقادیر بالا افزایش داد . در نهایت بهره تولید آهن-55 با اندازه گیري شدت پرتوهاي اشعه ایکس گرفته شده توسط آشکارساز اشعه ایکس - Si - Li - - است تعیین شده .
روش کار
محاسبه تابع برانگیختگی
مدل هاي تئوري فراوانی براي محاسبه سطح مقطع واکنشهاي هستهاي استفاده میشوند. در اصل مدلها درك کاملی از فرایند فیزیکی واکنشها را میدهند و امکان پیشبینی دادههاي تجربی را فراهم میکنند. در این تحقیق محاسبات تئوري سطح مقطع توسط سه کد کامپیوتري TALYS-1.2، EMPIRE - 3.1 RIVOLI - و - مدل هیبریدي - ALICE/ASHاساسانجام شده است . کدها بر مدلهاي هستهاي متفاوتی، براي توصیف واکنشهاي هستهاي نوشته شدهاند.
محاسبه ضخامت لازم براي هدف
براي انجام محاسبات بهره تولید تئوري، از دادههاي سطح مقطع حاصل از کدهاي کامپیوتري و توان ایستانندگی استفاده می شود. توان ایستانندگی ذرات فرودي در ماده هدف با استفاده از کد هستهاي SRIM محاسبه و همچنین ضخامت فیزیکی لایه هدف نیز با استفاده از این کد محاسباتی پیشبینی میشود. بهره تئوري با استفاده از انتگرال عددي SIMPSON و داده هاي شبیه سازي شده محاسبه میشود - رابطه. -
طراحی هدف
از بین روشهاي موجود، روش رسوب دهی2 با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی دياکسیدمنگنز و امکانات موجود مناسبترین شیوه تشخیص داده شد. در این روش یک سوسپانسیون حاوي ماده مورد نظر تهیه شده، سپس به آن زمان داده می شود تا محلول در دماي محیط تبخیر شود. نتیجه، رسوب یک لایه از ماده هدف با ضخامت مطلوب خواهد بود. در تهیه سوسپانسیون به منظور دستیابی به شرایط بهینه، آزمایش براي مقادیر مختلف اتیل سلولز3 و حلال4 تکرار میشود . به منظور تهیه هدف، یک دستگاه مخصوص از جنس تفلون - PTEF - ساخته شد، که علاوه برسبکی نسبت به حلالهایی آلی مانند استون مقاومت دارد.
این سیستم داراي دوقطعه به ابعاد 19×10×3 cm3 است که زیر لایه مسی در بین این دو قطعه قرار میگیرد. صفحه رویی داراي یک پنجره بیضوي به مساحت cm2است. 11/69 شکل هندسی، مکان قرارگیري و مساحت این پنجره با ناحیهاي از زیر لایه که مربوط به لایه هدف میباشد، یکسان است. این همان ناحیهاي است که در سیکلوترون مورد تابش قرار خواهد گرفت. بعد از ساخت هدف، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - ، ظاهر بصري نمونههاي آماده شده مورد بررسی قرار می- گیرد . در نهایت هدف آماده پرتودهی میشود. براي به دست آوردن ضخامت لازم هدف که توسطشده کد SRIM محاسبه است، 571/88 mg پودر دياکسیدمنگنز لازم است. اما براي اینکه پروتونهاي فرودي با زیر لایه مسی واکنش نداشته باشند مقدار ماده باید بیشتر از مقدار محاسبه شده - حدود - 600 mg بکار برده شود.[9]
