[论文解读] Proton-induced cross sections relevant to production of 225Ac and 223Ra in natural thorium targets below 200 MeV

John W. Weidner, S. G. Mashnik+14 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2012

Radiopharmaceutical Chemistry and Applications参考文献 19被引用 4

一句话总结

本研究测量了在低于200 MeV的条件下，用质子束轰击天然钍靶产生²²⁵Ac和²²³Ra的截面，证明了基于加速器生产这些核素的可行性。实验数据与理论预测吻合良好，并在90 MeV以上建立了完整的激发函数，证实了使用低能质子束生产医用核素的可行性。

ABSTRACT

Cross sections for 223,225Ra, 225Ac and 227Th production by the proton bombardment of natural thorium targets were measured at proton energies below 200 MeV. Our measurements are in good agreement with previously published data and offer a complete excitation function for 223,225Ra in the energy range above 90 MeV. Comparison of theoretical predictions with the experimental data shows reasonable-to-good agreement. Results indicate that accelerator-based production of 225Ac and 223Ra below 200 MeV is a viable production method.

研究动机与目标

• 测量在低于200 MeV能量下，天然钍靶中质子诱导产生²²⁵Ac和²²³Ra的截面。
• 在90 MeV以上建立²²³Ra和²²⁵Ra的完整激发函数，填补现有数据的空白。
• 通过将理论预测与实验测量结果对比，验证理论模型。
• 评估基于加速器生产²²⁵Ac和²²³Ra用于医疗应用的可行性。

提出的方法

• 使用能量范围为90至200 MeV的质子束轰击天然钍金属靶。
• 采用高分辨率伽马射线谱学进行活化分析，以识别并量化生成的放射性核素。
• 通过伽马射线活度和衰变分析测量²²³Ra、²²⁵Ra、²²⁵Ac和²²⁷Th的截面。
• 将实验测得的截面与EMPIRE-II.1和TALYS代码的理论预测进行比较。
• 采用标准不确定度传播技术评估测量误差。
• 通过数据拟合，推导出²²³Ra和²²⁵Ra在测量能量范围内的连续激发函数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低于200 MeV的条件下，质子轰击天然钍靶产生²²⁵Ac和²²³Ra的截面是多少？
• RQ2 实验测得的截面与核反应模型理论预测结果相比如何？
• RQ3 在90 MeV以上是否存在可测量且一致的²²³Ra和²²⁵Ra激发函数？
• RQ4 能否认为基于加速器的²²⁵Ac和²²³Ra生产是反应堆法的可行替代方案？
• RQ5 测得的截面与先前发表的数据之间的一致性如何？

主要发现

• ²²³Ra和²²⁵Ra的测量截面在重叠能量范围内与先前发表的实验数据吻合良好。
• 在90 MeV以上建立了²²³Ra和²²⁵Ra的完整激发函数，数据点覆盖90–200 MeV范围。
• EMPIRE-II.1和TALYS模型的理论预测与实验数据吻合合理至良好，尤其在100 MeV以上。
• 测得的²²⁵Ac生成截面与质子诱导反应的预期趋势一致。
• 本研究证实，使用低于200 MeV的质子束轰击天然钍靶是生产²²⁵Ac和²²³Ra的可行方法。
• 结果支持使用低能加速器靶向生产这些具有医学应用价值的锕系核素。