محاسبه ی سطح مقطع و بازده تولید رادیوداروی پراسئودیمیوم-139 از طریق واکنش 140Ce(p,2n)139Pr با استفاده از کدهای هسته ای GEANT4 و TALYS

PET یک روش تصویربرداری بسیار مفید و مناسب در پزشکی هسته ای می باشد. در این روش از پوزیترون های با انرژی خاص برای تصویربرداری استفاده می شود. عناصر موجود در گروه لانتانیدها برای واپاشی پوزیترون های با انرژی مشخص برای استفاده در PET  مناسب هستند. پراسیودیمیوم 139 با نیمه ی عمر 5/4 ساعت، یکی از عناصر مفید گروه لانتانیدها است که در PET قابل استفاده می باشد. در این مطالعه واکنش 140Ce(p,2n)139Pr برای تولید رادیوداروی پراسیودیمیوم-139 ، توسط کد TALYS با چهار مدل متفاوت و همچنین توسط کد مونت کارلوی GEANT4 شبیه سازی شد. هدف از این شبیه سازی، محاسبه ی سطح مقطع واکنش و بهره ی تولید پراسیودیمیوم-139 در هدف سریوم-140 پرتودهی شده با پروتون می باشد.

مقادیر سطح مقطع و بهره ی تولید پراسیودیمیوم-139 از طریق واکنش 140Ce(p,2n)139Pr  با استفاده از کدهای TALYS و GEANT4 محاسبه و تغییرات برد پرتابه پروتون در هدف سریوم-140 با استفاده از کدهای SRIM و GEANT4 شبیه سازی شد.

تغییرات برد پروتون با استفاده از کدهای SRIM و GEANT4 در هدف سریوم-140 به ازای انرژی های مختلف پروتون های فرودی نشان داده شده است. برد پروتون در سریوم-140 در انرژی  MeV5/22 به ترتیب 1610 و 5/1637 میکرومتر محاسبه شد. سپس مقادیر سطح مقطع شبیه سازی شده با استفاده از کدهای TALYS و GEANT4 به ازای انرژی های مختلف پروتون های فرودی با داده های تجربی مقایسه شده اند. در انرژی  MeV5/22، سطح مقطع پراسیودیمیوم-139 در واکنش 140Ce(p,2n)139Pr بیشترین مقدار را دارد. مقادیر سطح مقطع به دست آمده در این انرژی با استفاده از این دو کد به ترتیب 7/1150 و 4/1350 میلی بارن است. مقدار بهره ی تولید در ضخامت ضخیم از هدف سریوم-140 به ازای انرژی های مختلف پروتون محاسبه شد. همچنین مقدار بهره ی تولید در انرژی  MeV22 با استفاده از این کدها به ترتیب 1/1832 وMBqµA-1h-1  83/1782 محاسبه شد.

مقایسه ی نتایج حاصل از شبیه سازی برای تولید رادیوداروی پراسیودیمیوم-139 از طریق واکنش 140Ce(p,2n)139Pr با استفاده از کد TALYS و روش مونت کارلوی GEANT4 و SRIM نشان می دهد که توافق خوبی با داده های تجربی دارند. همچنین می توان بدون صرف وقت و هزینه ی زیاد و مواد آزمایشگاهی و قبل از تولید رادیودارو، واکنش موردنظر را با استفاده از این کدها شبیه سازی نمود و مقادیر بهره ی تولید و بازه مناسب انرژی را برای تولید رادیودارو پیش بینی کرد.