Research on production of new medical radioisotopes with cyclotron

Obecnie, radioizotopy s ˛a powszechnie uzywane w medycynie, zarówno do di- ˙ agnostyki jak i do terapii. Jednak ci ˛agły rozwój medycyny nuklearnej wymaga zastosowania nowych radioizotopów medycznych. Poszukiwania ich mozliwej pro- ˙ dukcji na duz ˛a skal ˛e to pierwszy krok w długim procesie bada ´n, zanim trafi ˛a one ˙ do prób klinicznych. W tej rozprawie, zbadano drogi produkcji medycznych radioizotopów 43Sc, 44m,gSc, 47Sc, 97Ru oraz 105Rh z uzyciem cyklotronów. Radioizotopy skandu zostały wypro- ˙ dukowane poprzez aktywcj ˛e tarcz wapiennych i tytanowych z uzyciem wi ˛azek pro- ˙ tonów i deuteronów; 97Ru był otrzymany przez aktywacj ˛e molibdenu wi ˛azk ˛a cz ˛astek α; natomiast produkcja 105Rh została zbadana z uzyciem tarcz rutenowych i wi ˛azki ˙ deuteronów. Dwa parametry zostały zmierzone: przekrój czynny na reakcj ˛e j ˛adrow ˛a, σ(E), oraz wydajno´s´c produkcji, TTY(E), które posłuzyły do oszacowania warunków ˙ do optymalnej produkcji badanych radioizotopów na duz ˛a skal ˛e. Dodatkowo, zau- ˙ tomatyzowano przeliczenie σ(E) do TTY(E) za pomoc ˛a stworzonego oprogramowania, oraz zaproponowano algorytm rekonstrukcji σ(E) na podstawie pomiarów TTY(E).

Today, radioisotopes are commonly used in medicine, both in diagnosis and therapy. However, steady development of nuclear medicine demands the application of new medical radioisotopes. The investigation of their possible large-scale production is a first step in a long research process before they can be used in clinical trials. In this thesis, the production routes were studied for the formation of medically interesting 43Sc, 44m,gSc, 47Sc, 97Ru, and 105Rh with the use of cyclotrons. The scandium radioisotopes were produced with calcium and titanium targets and proton or deuteron beams; 97Ru was obtained through the irradiation of molybdenum with α particles; and production of 105Rh was studied with ruthenium targets and deuteron beam. Two parameters were determined experimentally: nuclear reaction cross-section, σ(E), and Thick Target Yield, TTY(E), which were used to discuss the possibility of optimal large-scale production conditions of discussed radioisotopes. Additionally, the conversion of σ(E) to TTY(E) was automatized by developing a dedicated software, and an algorithm for the reconstruction of σ(E) based on TTY(E) measurements was introduced.