Production de radio-isotopes : de la mesure de la section efficace à la production

Production of radioisotopes : measurments of cross-section to production

• Auteur / Autrice : Eric Garrido
• Direction : Philippe Eudes, Ferid Haddad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière et Matériaux, Physique nucléaire
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine nucléaire

Isotopes radioactifs

Accélérateurs de particules

Mots clés libres

Section efficace

Arronax

Stacked-foils

Scandium 47

Cuivre 67

Talys

Résumé

De nouveaux radio-isotopes pour la médecine nucléaire peuvent être produits par des accélérateurs de particules. C’est l’un des buts d’ARRONAX, un cyclotron de hautes énergies – 70MeV – et hautes intensités – 2 _ 350mA – installé à Nantes. Une liste d’émetteurs b􀀀 – 47Sc, 67Cu – b+ – 44Sc, 64Cu, 68Ge/68Ga, 82Sr/82Rb – et a – 211At – à étudier en priorité a été établie. Parmi ceux là, le 47Sc et le 67Cu présentent un intérêt en thérapie ciblée. L’optimisation de leurs productions nécessite la bonne connaissance de leurs sections efficaces, mais aussi de celles de tous les contaminants créés. Nous avons lancé sur ARRONAX un programme de mesures de sections efficaces utilisant la technique des Stacked-foils. Elle consiste en l’irradiation simultanée d’un groupe de feuilles – cibles, moniteurs et dégradeurs – et la mesure par spectro-g de la production d’isotopes. Les moniteurs permettent un contrôle des pertes de faisceau tandis que les dégradeurs en diminuent l’énergie. Nous avons étudié les réactions natTi (p,X) 47Sc et 68Zn (p,2p) 67Cu. Les cibles étant respectivement des feuilles de natTi – achetées chez Goodfellow – ou des électrodépositions sur natAg de 68Zn enrichi. Nous les réalisons nous même ainsi que la séparation chimique des isotopes de Cuivre et de Gallium indispensable avant de procéder au comptage g. Les sections efficaces de plus de 40 réactions ont ainsi été obtenues sur l’intervalle de 18MeV à 70MeV. Une comparaison avec le code TALYS est systématiquement faite, et plusieurs paramètres des modèles théoriques étudiés. Nous montrons qu’il est impossible de reproduire avec exactitude toutes les sections efficaces à partir d’un seul jeu de ces paramètres

New radioactive isotopes for nuclear medicine can be produced using particle accelerators. This is one goal of ARRONAX, a high energy – 70MeV – high intensity – 2 _ 350mA – cyclotron set up in Nantes. A priority list was established containing b􀀀 – 47Sc, 67Cu – b+ – 44Sc, 64Cu, 68Ge/68Ga, 82Sr/82Rb – and a emitters – 211At. Among these radioisotope tshe Scandium 47 and the Copper 67 have a strong interest in targeted therapy. The optimization of their productions required a good knowledge of their cross-sections but also of all the contaminants created during irradiation. We launched on ARRONAX a program to measure these production cross-sections using the Stacked-foils’ technique. It consists in irradiating several groups of foils – target, monitor and degrader foils – and in measuring the produced isotopes by g-spectrometry. The monitor – natCu or natNi – is used to correct beam loss whereas degrader foils are used to lower beam energy. We chose to study the natTi (p,X) 47Sc and 68Zn (p,2p) 67Cu reactions. Targets are respectively natural Titanium foil – bought from Goodfellow – and enriched Zinc 68 deposited on Silver. In the latter case, Zinc targets were prepared in-house – electroplating of 68Zn – and a chemical separation between Copper and Gallium isotopes has to be made before g counting. Cross-section values for more than 40 different reactions cross-sections have been obtained from 18MeV to 70MeV. A comparison with the TALYS code is systematically done. Several parameters of theoretical models have been studied and we found that is not possible to reproduce faithfully all the cross-sections with a given set of parameters.