사이클로트론 F-18 생산 시뮬레이터 ⚛️

F-18 동위원소 생산 원리

플루오린-18 (F-18)은 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용되는 핵심 동위원소로, 주로 사이클로트론에서 생산됩니다. 가장 일반적인 생산 방법은 산소-18 (¹⁸O)이 풍부한 물에 양성자 빔을 조사하여 핵반응을 일으키는 것입니다. 이 반응은 ¹⁸O(p,n)¹⁸F 반응이라고 불리며, 양성자(p)가 ¹⁸O 원자핵에 흡수되고 중성자(n)가 방출되면서 ¹⁸F이 생성됩니다.

시뮬레이터 사용법

이 시뮬레이터는 F-18 생산에 영향을 미치는 주요 매개변수를 조절하여 생산량을 예측할 수 있도록 돕습니다.

• 양성자 에너지 (MeV): 양성자 빔이 ¹⁸O 표적에 충돌할 때의 에너지입니다. 에너지가 높을수록 특정 범위 내에서 핵반응 단면적(생산 효율)이 증가할 수 있습니다.
• 빔 전류 (µA): 사이클로트론에서 방출되는 양성자 빔의 강도를 나타냅니다. 빔 전류가 높을수록 더 많은 양성자가 표적에 충돌하므로, F-18 생산량이 비례하여 증가합니다.

계산 원리

F-18 생산량은 주로 빔 전류와 양성자 에너지에 따른 핵반응 단면적(cross-section)에 비례합니다. 이 시뮬레이터는 일반적인 생산 수율 데이터를 기반으로 생산량을 추정합니다.

• 생산 수율: 특정 에너지와 빔 전류에서 생산되는 F-18의 활동도를 나타내는 값입니다. (예: GBq/µA)
• 활동도 계산: 생산 수율에 빔 전류를 곱하여 총 활동도(GBq)를 계산합니다.
• 질량 변환: 활동도(Bq)를 F-18의 반감기와 아보가드로 수를 이용하여 질량(g)으로 변환합니다.

주요 공식은 다음과 같습니다:

• A: F-18 활동도 (Bq)
• Y: 생산 수율 (GBq/µA)
• I: 빔 전류 (µA)
• N: F-18 원자 수
• $\lambda$: F-18의 붕괴 상수 ($\lambda = \frac{\ln(2)}{T_{1/2}}$)
• m: 질량 (g)
• M: 몰 질량 ($\approx 18 \text{ g/mol}$)
• N_A: 아보가드로 수 ($\approx 6.022 \times 10^{23} \text{ atoms/mol}$)
• T_{1/2}: 반감기 (초)