دانلود تحقیق پزشکی - مکانیکی

فصل (1)
تکینک برش نگاری با نشر پوزیترون از روش های نوین عکسبرداری پزشکی‌ می باشد که امروزه به طور گسترده ای درجهان استفاده می شود و در حالی توسعه و پیشرفت می باشد .

مزیت این روش ، تصویر برداری از عملکرد سوخت و ساز بدن می باشد ، که باعث تشخیص زود هنگام بیماری های خطرناکی تطیر تومورهای سرطانی ،بیماری های قلبی و بیماری های مغز و اعصاب نظیر صرع ، پارکینسون و .....

میشود و این امکان را دهد که پزشک قبل از ایجاد ناهنجاری های ناشی از بیماری به درمان آن بپردازد .

این مزیت PET ، آن را از دیگر روش های عکسبرداری متمایز کرده است .

با توجه به قابلیت های تشخیص بسیار بالای پت ، که در این تز به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد ، استفاده از این تکنیک به دلیل پر هزینه بودن آن هنوز در جهان همه گیر نشده است .

عمده هزینه پت در تولید رادیوایزو توپ های مورد استفاده در آن توسط سیکلوترونی برای تولید رادیو ایزوتوپ در محل داشته باشد که این هزینه سنگینی را به چنین مراکزی تحمیل می کند .حال آنکه در کشورما ایران نیز علی رغم وجود سیکلوترون چنین مرکزی وجود ندارد .

بنابراین ، وجود یک مرکز پت در کشور جهت ارائه خدمات پیشرفته پزشکی و کمک به ارتقاء سطح درمان در کشور و جلوگیری از اعزام بیماران به خارج از کشور باید مورد توجه قرار گیرد .

مقرون به صرفه بودن تجویز تصویر برداری پت برای گروهی از بیماران به گونه ای است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته سازمان بیمه برای کاهش هزینه های درمانی ، هزینه اسکن پت را که بین 1800 تا 2000 دلار می باشد تقبل کرده اند .

یکی از راه های کاهش هزینه پت استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی به جای سیکلوترون برای تولید رادیوایزوتوپ های مورد استفاده در پت می باشد .

این دستگاه با محصور سازی پلاسما به روش مغناطیسی در یک فضای محدود و ایجاد پنیچ پلاسما به عنوان منبع غنی از تابش های مختلف نظیر پرتوهای یونی ، اشعه ایکس ، نوترون ، .....

می باشد .

در نتیجه با استفاده از پرتوهای یونی تولید شده توسطه ماشین پلاسمای کانونی و تابیدن آن به هدف های مورد نظر می توان رادیوایزو توپ های مختلف را طی واکنش های گداخت انجام شده در ماشین تولید کرد .

ساختار ساده این دستگاه و از ارزان بودن آن ، این امکان را می دهد که با استفاده آن در پت هزینه ها تا کاهش یابد .

در این تز ابتدا به معرفی تکنیک پت پرداخته ایم .

سپس ساختار کلی ماشین پلاسمای کانونی و تابش های آن را مورد بررسی قرار داده ایم در نهایت به طراحی مفهومی سیستم اوله پرتو و اجزاء سیستم اوله پرتو پرداخته ایم و در نهایت با محاسبات عددی انجام شده و مقایسه آن با نتایج تجربی بدست آمده و با نتایج بدست آمده در که به این نتیجه می رسیم که این دستگاه برای تولید رادیوایزوتوپ های پت مناسب می باشد .

و جایگزینی خوبی برای سیکلوترون است امید است ارائه این تز گامی موثر در پیشرفت تکینک پت در کشور باشد .

فصل 4
مقدمه :
حدود 30 سال است که از ساخت دستگاه پلاسمایی کانونی می گذرد .

این دستگاه توانایی تولید پلاسمای کانونی شده و شتاب دارا دارد ماشین سنج انواع تابش های یونیزه ، بخارات پلاسمای سریع الکترون سریع ،پرتو های ایکس سخت و نرم ،یون های سریع تا و نوترون ها است .

این تابش ها در جریان تخلیه بالا در یک مخزن پر شده از گازهای مختلف در فشار چند تولید می شود .

در حال حاضر بسیاری از لابراتورهای وی پدیده برای تولید پالسهای کوتاه اشعه ایکس نوترون ها و یون های سریع وابسته به مد عملکرد مطالعه و تحقیق می کنند
پلاسمای کانونی از سه بخش عمده تشکیل شده است .

- سیستم ذخیره انرژی س
- سوئیچ جریان و ولتاژ بالا
- محفظه تخلیه
بر طبق انرژی بانک خازن دستگاه پلاسمای کانونی را می توان به سه دسته اصلی طبقه بندی کرد .

1- پلاسمای کانونی کوچک ، با انرژی بانک خازن 10-1
2- پلاسمای کانونی متوسط ، با انرژی بانک خازن 100- 1
3- پلاسمای کانونی بزرگ ، با انرژی بانک خازن بالاتر از 100
مقایسه دقیق بین این سه نوع ماشین پلاسمای کانونی بیانگر این نکته است که صرفنظر از سایز ، همه آنها پلاسمای با دما و دانسیته مشابه را تولید می کنند
دو کاربرد مهم ماشین پلاسمای کانونی عبارت است از :
منبع پرتوهای رادیو اکتیو هسته ای ثانویه تولید کننده رادیو ایزوتوپ های برای کاربرد زیست پزشکی و استفاده در تصویر برداری پت .

که در این تز کار بر دوم این ماشین مد نظر ما می باشد .

در این فصل به طراحی مفهومی ماشین پلاسمای کانونی نوع مدر به عنوان سیستم مولد پرتو جهت تولید رادیوازو توپ های مورد استفاده در پت می پردازیم .

1-4 – نحوه ایجاد واکنش گداخت در ماشین پلاسمای کانونی : شناخته ترین واکنش هسته ای در طبیعت واکنش گداخت است که منشأ انرژی تابش خورشید نیز به شمار می رود .

شرط لازم در انجام واکنش گداخت این است که انرژی جنبشی ذره فرود به هدف بالاتر از سه پتانیسل کولنی آن باشد .

که برای این منظور هسته ها باید گرم شدند و به تبع آن گاز باید به حالت پلاسمای در آید هر چه دمای پلاسما افزایش یابد تعداد واکنش های گداخت نیز افزایش می یابد و این گرم کردن باید تا اندازه ای ادامه یابد که به تعداد قابل قبولی از واکنش های گداخت برسیم.

و برای ادامه واکنش های گداخت باید دما و چگالی پلاسما را قبول از برای مدت زمان معین ثابت نگه داشت .

معمولا، دمای پلاسما باید Kev 10-3 باشد .

بنابراین برای ایجاد واکنش های گداخت مورد نظر باید ابتدا پلاسمای چگال و گرم را ایجاد کرد و سپس چگالی و دمای آن را برای مدت زمان معین ثابت نگه داشت که برای این کار باید پلاسما را در فضای محدودی محصور کرد .

محصور سازی پلاسما از دو طریق انجام می گردید .

محصور سازی مغناطیسی محصور سازی به روش لختی در ماشین پلاسمای کانونی محصور سازی به روش مغناطیسی انجام می گیرد و با اعمال میدان مغناطیسی به ذرات باردار و ایجاد فضای که ذرات باردار آن به دام بیفتند این امر تحقق می گردد .

و در نهایت پنیچ پلاسمای تولید می شود .

حال بنا به واکنش های گداخت مورد نظر می توان نوع گاز درون محفظه پلاسمای کانونی را انتخاب کرد .

2-4- تولید پرتو یونی پلاسمای کانونی نوع مدر از دو الکترود استوانه ای هم محور تشکیل شده است که از یک سر توسط عایق الکتریکی بسته شده است و سر دیگر آن باز است .

( همانند شکل 1- ایتالیایی ها ) مجموعه الکترودها دریک محفظه خلأ قرار می گیرند که توسط یک گاز با عدد اتمی کوچک ( معمولاً دویزیم می باشد ) با فشاری در بازه معمول 2 تا 10 پر شده است .

الکترود ها توسط سوئیچ سریع به یک خازن متصل هستند .

برای تولید پالس انرژی که داخل بانک خازن ذخیره شده است توسط سوئیچ سریع در مدت زمانی حدود میکرو ثانیه در سراسر الکترودها منتشر می شود یک ولتاژ نوعی حدود ده ها کیلو ولت که بین الکترودها اعمال شده است .

یک تخلیه جریان الکتریکی را تولید می کند که به تبع آن یک لایه پلاسمایی تحت اثر نیروی در راستای مجموعه الکترود به صورت محصوری رشد می یابد تا اینکه در انتهای باز سیستم جایی که عمل پینچ رخ می دهد فرو یا شیده می شود پینچ دارای زمانی بقای ده ها نانوثانیه است .زمانی که تشکیل پینچ پلاسما با رسیدن جریان الکتریک به بشینه مقدار خود که در نتیجه کاهش رسانای پلاسما به جهت محدود بودن بسیار قوی آن است هم زمان باشد بهترین بهره را خواهیم داشت .

( شکل 1- ایتالیایی ها برای pf ) از نقطه نظر بسیاری از نویسندگان ،تعدادی نواحی پلاسمای کوچک متمرکز شده اختصاص وجود دارد که معمولاً در داخل حجم پینچ شکل می گیرند که با اسامی نظیر یا « حوزه پلاسمایی با واکنش پذیری بالا » شناخته می شوند این نواح نوعاً با دانستیه بسیار بالا ( بالاتر از تراز میانگین موجود در ناحیه پینچ ) دمای نسبتاً بالا ابعاد کوچک 300-20 و میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی برای گیر اندازی یون های با انرژی 5 توصیف می شوند .

زمان پایداری این نواحی حدود 5-0.5 است .

اگر واکنش دهنده ها در این نواحی گیر اندازی شود شرایط دانستیه و دمای داخل این نواحی سرعت واکنش بسیار بالایی را تولید می کند .

که در نهایت مقادیر زیادی از تابش ها از جمله پرتوهای یونی را خواهیم داشت .

در داخل پلاسمای پینچ شده ، پر همکنش های گداخت دوتریم – دوتریم یا دو تریم – تیرتییم همراه گسیل نوترون ها ویون های پیوسته رخ می دهند با یک تقریب بسیار خوب ماشین را می توان به عنوان چشمه نقطه ای ایزو توپی و آنی نوترون های تک انرژی که با انرژی 2.45 در واکنش دو تریم – دو تریم و 14.

در واکنش دو تریم – تریتیم نیز داشت .

بهره نهای نوترون در هر تخلیه را می توان توسط فرمول های تجربی زیر محاسبه کرد : که عددی بین تا است و انرژی ذخیره شده در بانک خازن است و فاکتور 100در فرمول دوم به دلیل سطح مقطع بزرگتر واکنش دو تریم – تریتیم نسبت به دو تریم – دو تریم است .

( که حدوداً 100 برابر بزرگتر است .)پس از تولید پرتوهای یونی توسط ماشین پلاسمای کانونی باید هدف مناسبی در مقابل پرتو ها باشد تا بتوان رادیو ایزوتوپ مورد نظر را تولید کرد .

3-4 هدف در ماشین پلاسمای کانون : ماشین های پی اف قابلیت تولید رادیو هسته را در 1- هدف های خارجی که معمولاً جابد هستند و 2- در داخل پلاسما ( هدف پلاسمایی )، دارند به روش تولید در داخل پلاسما می گویند .

در این روش اگر محفظه پلاسما را از یک نوع گاز مثلاً دوتریم پر کنند هیچگونه رادیو هسته ای تولید نمی شود .

بنابراین باید محفظه پلاسمایی کانونی را با مخلوط گازی تشکیل از حداقل دو نوع گاز متفاوت با ایزو توپ های با پایین نظیر ایزو توپ هایی بابالا پر کرد .نوع دوم تولید را دیو هسته ها را می نامند که خود دوباره به دو دسته تقسیم بندی می شود .

اگر هدف در داخل باشد ، و در غیر اینصورت می نامند .

که در مدل باید هدف را پس از اتمام تابش در بازه های منظمی از محفظه خلأ بیرون کشید که این خود یک پروسه مشکلی است مزیت اصلی روش نسبت به طور عمده سرعت واکنش بالا در داخل است بنابراین بهره تولید رادیو هسته در پلاسما از تولید رادیو هسته خارج از پلاسما درهدف جامعه حدود یک اردو بیشتر است مثلاً برای تولید در پلاسما 45 مرتبه از تولید آن در هدف اکسیژنی جامد خارج از پلاسما است مورد قابل توجه دیگر این است که می توان به طور هم زمان دو ایزوتوپ مختلف یکی در درون پلاسما و دیگر را در هدف خارجی تولید کرد .

در شکل زیر شمای کلی یکی از ماشین های طراحی شده و منظور آورده شده است .دیواره محفظه این ماشین توسط te پوشانده شده است .تحقیقات و آزمایشات انجام شده روی پلاسمای کانونی به عنوان تولید کننده رادیو ایزوتوپ بیانگر نکات زی می باشد .

در هر تخلیه الکتریکی پلاسمای کانونی ، که محفظه آن توسط مخلوط گاز دوتریم به عنوان مولفه و یک مولفه مثل تنها یک مشاهده می شود همانطور که از واکنش های انتظار می رود .حال آنکه برای دوتریم خالص هیچ الکتریسیته ای مشاهده نمی شود .

هر گاه محفظه پلاسمای کانونی توسط ترکیبی از گازهای با نسبت معین پر شود طوریکه دانستیه نهایی آنها ثابت باقی بماند اکتوتیه بدست آمده با نسبت تغییر خواهد کرد .

در آزمایش با هدف های خارجی مثل ومحفظه ای که با مخلوط گازهای پر شده است دو رادیو ایزوتوپ تولید خواهد شد که یکی در پلاسما و دیگری در هدف خارجی است .

4-4- واکنش های متداول در پی اف : همانطور که پیش تر گفته شد .

رادیو ایزوتوپ های مورد استفاده در pet عبارتند از که نیمه عمر کوتاهی دارند و به اختصار نامیده می شوند پرتوهای یوینی سریع تابیده شده از دشارژ های PF می تواند رادیو اکتویته را در هدف القا کند بنابراین ما باید واکنش هسته ای مناسب و همچنین ماده مناسب برای هدف را انتخاب نماییم .

برخی از واکنش هایی که برای فعال سازی هدف جامد که کاندیدای بسیار خوبی هستند در جدول زیر لیست شده اند ( لهستانی ) تنها مقدار کمی از واکنش های لیت شده برای تولید تابنده های یوزیترون مناسب هستند .

برای هدف های پلاسمای ما مخلوطی از دوگاز را داریم که گاز با عدد اتمی کوچکتر LZ معمولاً دوتریم است و برای مولفه معولاً یا هوا با نسبتهای مناسب و در فشار مناسب با هم ترکیب می شوند .

واکنش های هسته ای موجود اکثراً از نوع هستند که تا بنده های پوزتیرون را تولید می کنند ( جدول (1) ایتالیایی ) تماس کانال های باز واکنش برای واکنش تا واکنش در جدول ( 2 ایتالیایی ها ) آورده است که با توجه به انرژی آستانه واکنش ها در می یابیم که برای تولید رادیو ایزو توپ نیاز به انرژی نسبتاً ضعیفی بین واکنش دهنده ها داریم 5-4 محاسبه بهره تولید را دیوایزوتوپ های کوتاه عمر توسط پی اف : همانطور که پیش از اشاره شد .

واکنش که در پی اف رخ می دهد گداخت می باشد و رادیوایزوتوپ ها با تعهد سازی هدف به وجود می آیند .

در گداخت ذراتی که موجود می باشند هم انرژی نیستند و ذراتی که با هم برخورد می کنند در تعادل گرمایی نیستند بنابراین برای محاسبه اکتویته توزیع سرعت را باید در نظر گرفت و چیزی که آهنگ واکنش را تعیین می کند خود سطح مقطع واکنش نمی باشد بلکه تا در میانگین سرعت واکنش می باشد .

حال اگر تعداد یون های پرتاب شده از پنیچ پلاسما را با نشان دهیم با تابع توزیع انرژی که به یک نرمالایز شده است .آنگاه می توان برای محاسبه بهره تولید رادیوایزوتوپ از فرمول زیر استفاده کرد : که دانستید عددی هدف اگر می تواند جامعه یا پلاسما باشد سطح مقطع واکنش طول عمر و جرم یون پرتابی است انرژی آستانه واکنش مورد نظر است و Emax انرژی قطع برای تابع توزیع یون در است برای تابع توزیع یک فرمول تجربی به فرم زیر وجود دارد ( فرمول 2) که با فرمالیزه کردن رابطه فروق به یک خواهیم داشت ( فرمول 3) که با جاگذاری در فرمول (1) بهره برابر خواهد شد با ( فرمول 4) گام بعدی محاسبه سطح مقطع می باشد که آن را نیز می توان از رابطه سطح مقطع گداخت گاموف بدست آورد .

به شرح زیر : در گداخت دو هسته با ردار مثبت برای برخورد و ترکیب نشدن باید بر نیروی کولنی واقعه غلبه کنند .

در نتیجه عاملی که مانع از گداخت خود به خود می شود سرکولنی است ( فرمول 5) در نتیجه در فاصل که تقریباً مجموع شعاع دو هسته است پتانسیل کولنی دافعه را خواهیم داشت در فاصله کم تراز دو هسته نیروی هسته ای جاذبه را احساس می کنند که توسط عمق دیوار پتانسیل بیان می شود .

با استفاده از دو رابطه فوق می توان با جاگذاری در ارتفاع سه را محاسبه کرد ( فرمول 6) در مکانیک کلاسیک تنها ذره با انرژی بالاتر از مقدار سه پتانسیل می تواند از آن عبور کند .

دو هسته با انرژی کمتر از تنها می توانند با یکدیگر به نقطه بازگشت کلاسیکی نزدیک شوند .( فرمول 7) در حالی که مکانیک کوانتومی امکان تونل زنی رسد پتانسیل را فراهم می کند بنابراین واکنش گداخت بین هسته هایی با انرژی کم تر از ارتفاع سد پتانسیل نیز ممکن می شود فرمول بندی کلی برای سطح مقطع واکنش گداخت عبارت است از ( فرمول 8) که سطح مقطع هندسی شفافیت سد و احتمال اینکه هسته ها به هم جوش بخورند است ( فرمول 9) شفافیت سد به صورت زیر تخمین زده می شود ( فرمول 10 ) که فاکتور گاموف نامیده می شود .

انرژی گاموف است که می توان از رابطه زیر آن را محاسبه کرد .

( فرمول 11 ) با توجه به رابطه در می یابیم که احتمال تونل زنی با افزایش عدد اتمی و عدد جرمی به سرعت کاهش می یابد .

بنابراین نتیجه گیری که واکنش های گداخت روی زمین توسط هسته های سبک تر انجام می پذیرد .

بسته به طبیعت واکنش مقادیر متفاوتی دارد .

درحقیقت در بردارنده تمام فیزیک مسئله وزارت واکنش است .برای واکنش هایی که باعث اندر کنش فوی هسته ای می شوند بزرگتر است و برای برهمکنش های الکترومغناطیسی هسته ای کوچک تر است .

برای اکثر واکنش ها تغییرات در مقایسه با تغییرات قوی به سبب فاکتور گاموف بسیار کوچک است و در نهایت سطح مقطع به صورت زیر محاسبه می شود فاکتور فیزیک نجومی است که در اکثر واکنش های مهم نستب به تغییرات انرژی بسیار آرام تغییر می کند .

بنابراین می توان در فرمول فوق جای فاکتور فیزیک نجومی .در انرژی آستانه واکنش را جایگزین کرد .

در جدول 3 برخی از واکنش های مهم گداخت آورده بشده است .

برای واکنش مقدار و مجذور انرژی کاموف نیز آورده شهر است .

برای اطلاعات بیشتر در مورد سطح مقطع و فاکتور گاموف واکنش های مختلف می تواند به مرجع مراجعه کنید با جایگزینی گداخت در فرمول 4 بهره بدست آمده در نهایت برابر خواهد شد با (فرمول 13) این مقدار بدست آمده برای یک در پلاسمای کانونی است حال برای بدست آوردن مقادیر اکتوتیه مورد نظر رادیو ایزوتوپ ها در پت که توسط سیکوترون تولید می شوند باید shot در پلاسمای کانونی تکرار شود که شرایط و طریقه تکرار دشارژ در بخش بعد توضیح خواهیم داد .

6-4- پلاسمای کانونی با تکرار دشارژ متوالی : همانطور که در بخش قبل بیان شد .

رادیوایزوتوپ هایی از مرتبه میکرو کوری توسط یک تک دشارژ در ماشین پلاسما کانونی کوچک ( با انرژی بانک خازن ) تولید می شود با تکرار دشارژ های متوالی می توا ن به اکتیو تیه های بالاتر شکل یک کوری دست یافت البته لازم به ذکر است که سرعت تکرار دشارژ در هر ماشین پلاسما کانونی به انرژی ذخیره شده در بانک خازن آن بستگی دارد .

با افزایش انرژی فرکانس و شارژ درماشین پلاسمایی کانونی پایین می آید .

درنمودار زیر رابطه بین سرعت تکرار دسارژ و انرژی بانک خازن برای تولید الکتریسیته مناسب چند رادیو ایزوتوپ معین نشان داده شده است و شکل 5 مدت زمانی که ماشین پی اف با یک فرکانس معین برای تولید مقدار الکتریسیته مورد نظر کار می کند برای محاسبه الکتریسیته پس از اتمام سیکل زمانی تولید ( که متشکل از چندین محاسبه می توان به روش ذیل عمل کرد : 1-6-4 فرمول تولید در پلاسمای کانونی با تکرار دشارژ متوالی فرض می کنیم هدفی متشکل از ذره داریم که تحت تابش ذرات یونی قرار گرفته است .

آهنگ تولید r این هسته های به تعداد ذرات هدف شارژ است ضروری و سطح مقطع واکنش بستگی دارد .

تعداد هسته های رادیو اکتیو تولید شده در هدف برابر است با (فرمول 14) و در نتیجه الکتریسیته برابرمی شود با ( فرمول 15) حال اگر زمان پرتو دهی در مقایسه با یک نیمه عمر کوتاه باشد با مبط نما و حذف جملات خطی t رابطه زیر بدست می آید ( فرمول 16 ) بنابراین می توان انیطور نتیجه گیری کرد که در هر می توان از جمله واپاشی در برابر تولید صرفه نظر کرد.

ماشین پلاسمایی کانون با فرکانس های مختلف موجودی می باشد ابتدا رابطه تولید را برای فرکانس بدست می آوریم و سپس آن را به فرکانس های دیگر نیز تعمیم می کنیم فرکانس به این معناست که ماشین پی اف در هر ثانیه یک می زند حال اگر الکتریسیته بدست آمده در اول را بیابیم در دوم که یک ثانیه بعد رخ می دهد الکتریسیته با احتساب و اپاشی را دیو ایزوتوپ تولید شده در اول طی این یک ثانیه برابر خواهد شد با به همین ترتیب در سوم خواهیم داشت ( فرمول 18) درنهایت به ازای عدد متوالی خواهیم داشت ( فرمول 19) که عبارت توسط برنامه محاسبه می شود حال به ازای فرکانس های دیگر تنها تقسیم بندی بین از یک واحد به برای برای تبدیل می شود هر چند زمان واپاشی بنا به نیمه عمر رادیو ایزوتوپ های تولیدی بسیار کم می باشد ولی برای محاسبات دقیق تر بهتر است آنها را در رابطه به کاربرد .

2-6-4- جزئیاتی در مورد طراحی پلاسمای کانونی با فرکانس دشارژ تکرار شدند : در این بخش به بیان چند نکته برای بالابردن فرکانس دشارژ ماشین های پلاسمهای کانونی می پردازیم .

اگر بخواهیم فرکانس تکرار دشارژ را در ماشین های پلاسمایی کانونی بزرگتر بالاببریم باید ظرفیت خازن راحتی الامکان پایین بیاوریم تا عمل شارژ و دشارژ سریع انجام گیرد .

حال آنکه ظرفیت خازن در پلاسمای کانون بزرگ بسیار بالاست برای رفع این مشکل خازن با ظرفیت بالا را به چند خازن با ظرفیت پایین تر تقسیم می کنند و درمدارهای موازی بسته می شوند طوری که به تمام آنها ولتاژ و جریان یکسانی اعمال می شود مثلاً در که با فرکانس کار می کند خازن 350 میکرو فارادی آن در بردارنده 32 خازن می باشد که در جریان و ولتاژ یکسانی شارژ می شود هر خازن توسط یک که مخصوص فرکانس مورد استفاده در ماشین است کلید زده می شود که توسط یک کویلر (متصل کننده ) به طور مستقیم به خازن کویل می شود گاز یا گازهای دیگر به نوع ماشین هر موارد استفاده آن ) به طور مستقیم به خازن کوبل می شود گاز و مخزن برای جلوگیری از اثرات کرنا ، از کتانس کم تر ماشین و نیز برای خنک سازی پر می شود .

برخنک سازی بیشتر دستگاه می توان از گردش جریان آن درون متصل کننده سوئیچ / خازن استفاده کرد .

خروجی ازهر به واسطه تعدادی کابل دی الکتریک هم محور ایجاد می شود که اگر مثلاً در مثال مطرح شده برای هر خازن 4 کابل و دشارژ داشته باشیم در مجموع 128 کابل دشارژ مواردی خواهیم داشت .

عمل دشارژ کردن ( پر کردن) خازن که یک جعبه توزیع توان که توسط خنک کننده های بی نظیر روغن و ..........

خنک می شود انجام می شود .

این مجموعه سه کار عمده انجام می دهد .

شارژ کردن موازی خازن ها اطمینان حاصل کردن از اینکه خازن ها درطول شارژ کاملاً از هم جدا هستند ( عایق بندی شده اند.) محافظت و کنترل منبع تغذیه در برابر نوسانات ولتاژ 128 کابل دشارژ (تخلیه ) باید توسط یک جمع کننده ( کلکتور ) که معمولاًَ از جنس فولاد ضد زنگ است به پلاسمای کانون متصل شود .

که این مجموعه نیز از دو قسمت تشکیل شده است : دو صفحه مدور با شعاع یکسان و دواستوانه هم محور با شعاع های متفاوت و ارتفاع یکسان که صفحات به دو سر آنها متصل شده اند استوانه خارجی و صفحه بالایی به زمین متصل می شود و استوانه داخل به همراه صفحه زیرین به منبع تغذیه متصل می شود .

به محل اتصالات کابل های هم محور با استوانه داخلی گریس با رسانایی بالا اضافه می شود .

استفاده از واشر جریان درتمام نقطه اتصال 11 برای جلوگیری از اثرات سطحی الزامی است استفاده از فولاد ضد زنگ برای کلکتور به دلیل تحمل فشارهای مکانیکی وراده به آن است که البته نیز به دلیل رسانایی بالای آن ارجعیت دارد .

درنهایت کلکتور توسط آب خنک می شود .

سیستم خنک کننده باید طوری طراحی شود که قادر به انتقال گرمای بالاتر از باشد .

جنس الکترود ها نیز معمولاً از مس می باشد که توسط یک مانع خروجی گاز که یک لایه استوانه ای از جنس سرامیک آلومنییوم از هم جدا میشوند مجموعه الکترود ها نیز باید خنک کننده مخصوص به خود را داشته باشند مثل خنک کننده های آبی .

محفظه خلأبه صفحه دایروی بالای کلکتور متصل است که دیواره محفظه نیز از فولاد زنگ نزن و یا ماده مقاومی نظیر آن است و توسط آب نیز خنک می شود آب درون دیواره تو خالی دو جداره محفظه جریان می یابد .

فصل 5 طراحی اجزاء موارد پرتو جهت تولید رادیو ایزوتوپ های pET و نتایج محاسبات عددی : در این فصل به معرفی مشخصات فیزیکی دستگاه پلاسمایی کانونی و ا نجام محاسبات برای تعیین بهره واکنش ها می پردازیم 1-5 مشخصات ساختاری پی اف شمای کلی ساختار ماشین پلاسمای کانونی مورد مطالعه در این تز در شکل ( ایتالیایی ) آمده است مشخصات کلی آن نظیر انرژی بانک خازن , قطر الکترود ها و....در جدول ( 3 ایتالیایی ها ) آمده است هرتخلیه الکتریکی توسط یک طیف سنج چهار قطب طیف سنج گامای شمارند نوترون و حلقه کنترل می شود کریستال استفاده شده دارای قطر 3.22 و طول3.28 است که با قدرت تفکیک 75./0 است .

محاسبات انجام شده در این تز ابتدا برای ماشین پلاسمای کانونی کوچک با انرژی بانک خازن می باشد سپس آن را به سایز های دیگر نیز تعمیم می دهیم .

2-5 محاسبه بهره رادیو ایزوتوپ برای تولید شرایط را در پلاسمای کانونی برای انجام واکنش در هدف داخلی مهیا می کینم .

در اینجا تولید مد نظر است .

گازهای پرشده در ماشین پلاسمای کانونی مخلوطی از می باشد دانستید عددی پلاسمای تشکیل شده در پنیچ حدود می باشد که البته این در واحد حجم می باشد وما باید آن را در حجم بدست بیاوریم .

برای بدست آوردن حجم پنیچ از که استفاده می کنیم .

در این که آقای شعاع و طول پنیچ را با توجه به شعاع الکترود داخلی ( آند ) تخمین زده اند .

به این ترتیب که اگر را شعاع آند و به ترتیب شعاع و طول و حجم پنیچ باشند آنگاه خواهیم داشت ( فرمول 1) با توجه به نسبت فشارهایی که گازهای دوتریم و نیتروژن در ابتدای ورود به محفظه پلاسمای کانونی داشته اند می توان در صد تعداد یون ها را برای هدف و برنامه برطبق آن بدست آورد .

که برای دستگاه پلاسمای کانونی با مشخصات ذکر شده تعداد ذرات هدف پلاسما و تعداد یون های دوترون تابیده شده به هدف خواهد بود .

البته لازم به ذکر است که این مقادیر بدست آمده تقریبی از زیر ناخالص های سنگین که همان ها هستند در فرایند تراکم با همان نسبت اولیه جمع آوری نمی شوند این واکنش را می توان از جدول فصل قبل بدست آورد .

با محاسبه انرژی گاموف برای این واکنش ونیز جاگذاری جرم دو ترون بر جذب رابطه مورد محاسبه برای بدست آوردن بهره واکنش برابر خواهد بود با( فرمول 2) با حل انتکرال فوق در مقدار اکتیوتیه محاسبه برابر خواهد شد با فرمول 3 که تعداد رادیوایزوتوپ های بدست آمده یک ماشین پلاسهای کانونی می باشد .

تجربه نشان داده است که بهره تولید یون سریع و به تبع آن بازده تولید رادیو ایزوتوپ در هدف پلاسمایی خارجی با مجذور انرژی ذخیره شده در بانک خازن متناسب است یعنی داریم فرمول 4 طبق این روابط می توان بازده رادیو ایزوتو های بدست آمده در ماشین های پلاسمایی کانون بزرگتر را که انرژی ذخیره شده در بانک خازن آنها بیشتر است را با استفاده از بازده بدست آمده اند از پلاسمای کانونی طبق رابطه زیر تخمین زده( فرمول 5 ) یعنی مثلاً تولید رادیو ایزوتوپ با ماشین پلاسمای کانونی به اندازه صد برابر بیشتر از دستگاه پلاسمای گازی است .

3-5 محاسبه بهره رادیو ایزوتوپ در هدف پلاسمایی محاسبات همانند مورد قبول خواهد بود زیرا مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی و نیز تعداد یون های پرتابی و دانستیه هدف نیز همان خواهد بود و تنها پارامتری که باعث تفاوت قابل ملاحظه ای در محاسبات و بهره بدست آمده می شود سطح مقطع واکنش می باشد که برای هر واکنش منحصربه فرد می باشد .

تفاوت دیگری که وجود دارد و از اهمیت کمتری نسبت به مورد قبلی برخوردار است انرژی آستانه واکنش می باشد که این نیز خصوصیت خاص هر واکنش است .

برای تولید در هدف پلاسمایی اینبار محفظه دستگاه پلاسمای کانونی را با مخلوطی از گاز پر می کند رادیو هسته طی واکنش برابر خواهد بود با که با جایگذاری تمامی موارد در نهایت بازده برابر خواهد شد( فرمول 6 ) 4-5 محاسبه بهره تولید رادیوایزو توپ بهترین کانال واکنش برای تولید واکنش می باشد که سطح مقطعی بزرگتر از دیگر واکنش ها دارد .

برای ایجاد شرایط مناسب واکنش فوق محفظه ماشین پلاسمای کانونی را با مخلوطی از گازهای به عنوان مولفه گاز به عنوان با درصد های مناسب که بنا به نوع دستگاه و شرایط بهینه سازی آن متفاوت است پر می کند .حال برای ماشین پلاسمای کانونی با مشخصات ذکر شده در بخش قبل طی محاسبات انجام شده بهره تولید رادیو هسته برابر است با(فرمول 7 ) در انتها نتایج بدست آمده برای این سه رادیو ایزوتوپ فوق را در ماشین های پلاسمای کانون با انرژی در جدول 1 به طور خلاصه آورده ایم ( جدول 1) 5-5 نتایج تجربی بدست آمده : محاسبات انجام شده برای این سه رادیو هسته تولید شده بسیار نزدیک به بهره تولیدی اندازه گیری نشده توسط گروه و همکاران وی می باشد که تاسال 2004 تنها گروه آزمایشگاهی بودند که موفق به تولید بهره بالای رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر توسط پلاسمای کانونی شدند نتایج تجربی بدست آمده توسط این گروه در نمودار زیر آمده شده است با توجه به این نمودار و نتایج تئوری بدست آمده در می یابیم که طیف وسیعی از رادیوایزوتوپ ها با بهره بالا را می توان توسط ماشین پلاسمای کانونی تولید کرد .

ماشین پلاسمای کانونی کوچک با انرژی بانک خازن توانایی تولید تا رادیو هسته در هر را دارد و همانطور که دو نمودار زیر آمده است تعداد رادیو هسته های تولید شده در پلاسمای کانونی صد برابر بیشتر از رادیو هسته های تولید شده در پلاسمای تولید شده در پلاسمای کانونی می باشد .

محاسبه رادیو هسته تولید شده در هدف جامد خارجی همانطور که قبلاً هم ذکر شده بازده تولید رادیو هسته در هدف خارجی کم تر از هدف پلاسمایی می باشد که دراین بخش به بیان دلیل آن می پردازیم در شکل زیر شماره کلی مراحل پلاسمای کانونی و موقعیت هدف خارجی نسبت به پینچ پلاسما اورده شده است( شکل لهستانی )همانطور که در شکل نیز نشان داده شده است تنها در صدی از پرتوها یونی خروجی از پینچ پلاسما توسط هدف جمع میشود که با زاویه نشان داده شده است حال اگر زاویه که پرتو تحت آن زاویه از پینچ پلاسما خارج می شود در نظر بگیریم بنابراین تعداد یون های تابیده شده بر هدف خارجی برابرمی شود با نتایج بدست آمده از آزمایشات بیانگر این است که 50>