کلمه ایزوتوپ برای عنصر هایی به کار می ‌رود که تعداد پروتون یکسان و نوترون متفاوتی دارند. رادیوایزوتوپ در واقع ایزوتوپ رادیو اکتیو از عنصر‌ها است. آن‌ ها در واقع در مورد اتم ‌هایی تعریف می‌ شوند که دارای ترکیبی از نوترون‌ ها و پروتون ‌های ناپایدار بوده و یا این که دارای انرژی زیادی در هسته خود هستند.

رادیو ایزوتوپ ‌ها چگونه تولید می ‌شوند

هسته‌ های ناپایدار رادیو ایزوتوپ می‌ توانند یا به ‌طور طبیعی تولید شوند و یا این که در نتیجه تغییر اتم به ‌طور مصنوعی ایجاد شوند. در بعضی از موارد برای تولید آن ‌ها از راکتور های هسته‌ ای و در سایر موارد از سیکلوترون استفاده می‌ شود. راکتور های هسته‌ ای بهترین و مناسب ‌ترین روش برای تولید رادیو ایزوتوپ های غنی از نوترون ازجمله مولیبدن 99 هستند، در حالی‌که بهترین و مناسب ‌ترین شتاب‌ دهنده برای تولید رادیو ایزوتوپ غنی از پروتون ازجمله فلوئور 18 سیکلو ترون است. یکی از بهترین و معروف ‌ترین مثال ها از رادیو ایزوتوپ ها که به ‌طور طبیعی تولید می‌ شوند اورانیوم است. 0.7 درصد از اورانیوم‌ هایی که به‌طور طبیعی ایجاد می‌ شوند، اورانیوم 238 است. ما بقی پایدار نبوده و یا رادیو اکتیو هستند ازجمله اورانیوم 235 که سه نوترون در هسته خود کم تر دارد.

وا پاشی رادیو اکتیو

اتم‌ هایی که هسته نا پایدار دارند از طریق تابش انرژی و یا انتقال ذرات اضافی به خارج از هسته به ثبات و پایداری می‌ رسند. فرآیند تابش پرتو از طریق هسته، وا پاشی رادیو اکتیو گفته می ‌شود. این فرآیند برای هر رادیو ایزوتوپ، خاص و منحصر به ‌فرد است و با پارامتری به نام نیمه ‌عمر اندازه ‌گیری می ‌شود. یک نیمه عمر زمانی است که نیمی از اتم های نا پایدار وا پاشی می‌ شوند.

چگونه رادیو ایزوتوپ مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

رادیو ایزوتوپ ها بخش مهمی از رادیو دارو ها هستند و در حقیقت بیش از 30 سال است که در طب پزشکی و حوزه دارو ها استفاده می ‌گردند. به‌ طور متوسط، از هر دو نفر حداقل یک نفر در طول مراحل زندگی خود یک ‌بار از روش پزشکی هسته ‌ای در فرآیند درمان و یا تشخیص استفاده کرده است. بعضی از رادیو ایزوتوپ ‌های مورد استفاده در پزشکی هسته‌ ای نیمه‌ عمر کوتاهی دارند، به این معنی که آن ‌ها به ‌سرعت وا پاشی می‌ شوند و برای اهداف تشخیصی مناسب هستند. برخی دیگر نیمه ‌عمر های طولانی‌ تری دارند و زمان بیش تری برای وا پاشی نیاز دارند که از آن‌ ها برای اهداف درمانی استفاده می ‌گردد. از رادیو ایزوتوپ ‌ها علاوه بر اهداف پزشکی در رادیو گرافی صنعتی و تحقیقات ملی نیز استفاده می‌ گردد.

چشمه رادیو اکتیو چیست؟

چشمه رادیو اکتیو به‌ صورت کپسولی از رادیو ایزوتوپ بسته ‌بندی می ‌شود که برای تولید پرتو های یونیزان استفاده می گردد. چشمه های صنعتی اغلب در برگیرنده رادیو ایزوتوپ هایی است که اشعه گاما و یا ایکس ساطع می‌ کنند.

رادیو ایزوتوپ‌ های رایج کدم ‌اند؟

همان ‌طورکه گفته شد از رادیو ایزوتوپ ها در حوزه های متفاوتی ازجمله پزشکی، صنعت و یا علمی استفاده می‌ گردد. رادیو ایزوتوپ هایی که در پزشکی استفاده می‌ شوند برای تشخیص و درمان کاربرد دارند.

رادیو ایزوتوپ هایی که توسط سیکلوترون جهت تشخیص پزشکی مورد استفاده قرار می ‌گیرند

Carbon-11: از این رادیو ایزوتوپ در اسکن پت برای مطالعات و بررسی فیزیولوژی و پاتولوژی مغز استفاده می ‌شود.

هم چنین برای تشخیص مشکلات قلبی و انواع خاصی از سرطان ها کاربرد دارد.

Nitrogen-13: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه عمر 9.97 دقیقه است و در اسکن پت به‌ عنوان یک رد یاب جریان خون در مطالعات قلبی مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

Oxygen-15: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 2.04 دقیقه است.

در اسکن پت جهت اندازه جریان خون، حجم و مقدار اکسیژن مصرفی در خون استفاده می شود.

Fluorine-18: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 1.83 ساعت است که یکی از پر کاربرد ترین رادیو ایزوتوپ ‌ها در اسکن پت است.

در انواع تشخیص تومور های مغز مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

Copper-64: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 12.7 ساعت است و برای مطالعات بیماری‌ های ژنتیک در اسکن پت و همچنین در رادیوتراپی جهت درمان مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

Gallium-67: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 78.28 ساعت است.

در تصویر برداری جهت تشخیص تومور ها و عفونت مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

Iodine-123: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 13.22 ساعت است.

در تصویر برداری تشخیصی برای مشاهده کردن عملکرد تیروئید و اختلال در عملکرد آدرنال مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

Thallium-201: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 73.01 ساعت است.

در تصویر برداری تشخیصی جهت تشخیص مکان دقیق ماهیچه های آسیب ‌دیده در قلب مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

رادیو ایزوتوپ های پزشکی که توسط راکتور تولید می‌ گردد

Phosphorus-32: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 14.62 روز است. در درمان مازاد گلبول ‌های قرمز مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
Chromium-51: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 27.10 روز است و جهت تعیین میزان پروتئین های از دست‌ رفته در دستگاه گوارش مورد استفاده قرار می ‌گیرد.
Yttrium-99: دارای نیمه‌ عمر 64 ساعت است و برای درمان سرطان کبد مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
Molybdenum-99: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 65.94 ساعت است.

برای تولید تکنسینم (99m Tc)99m که یکی از پر کاربرد ترین رادیو ایزوتوپ تا در پزشکی هسته ‌ای بوده استفاده می گردد.
Technetium 99m: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 6.01 ساعت است.

از آن برای تصویر برداری از مغز، تیروئید، ریه، کبد، طحال، کلیه، مثانه، خون، مغز استخوان، قلب، غدد بزاقی و عفونت مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

Iodine 131: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 8.03 روز است.

برای تشخیص و درمان انواع مختلفی از بیماری ‌ها ازجمله تیروئید مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

Samarium-153: دارای نیمه‌ عمر 46.28 ساعت است.

از این رادیو ایزوتوپ برای کاهش درد‌ های مربوط به متاستاز های استخوانی تومور های اولیه مورد استفاده قرار می ‌گیرد.
Iutetium-177: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه‌ عمر 6.65 روز است.

از آن برای درمان انواع مختلفی از سرطان ‌ها ازجمله تومور های عصبی، غدد درون‌ ریز و سرطان پروستات مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

Iruidium-192: این رادیو ایزوتوپ دارای نیمه ‌عمر 73.83 روز است و به شکل یک سیم جهت رادیو تراپی ‌های داخلی به ‌عنوان چشمه مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

برای درمان سرطان‌ های خاص از جمله سرطان سر و پستان کاربرد دارد.

بسیاری از عناصر شیمیایی دارای ایزوت وپ هستند.

ایزوتوپ یک عنصر با خود عنصر دارای پروتون های برابری است (برابر با عدد اتمی) اما تفاوتشان در تعداد نوترون هاست.

در یک اتم، در حالت طبیعی، تعداد الکترون های خارجی برابر عدد اتمی است.

این الکترون ها برای معادلات شیمیایی به کار می روند.

جرم اتمی هم مجموع پروتون ها و نوترون هاست.

82 عنصر پایدار و 275 ایزوتوپ پایدار مربوط به این عناصر نیز وجود دارد.

وقتی ترکبی از نوترون ها و پروتون ها به وجود آید که  قبلا در طبیعت وجود نداشته اند، این محصول مصنوعی خواهد بود و غیر پایدار است و به آن ایزوتوپ رادیو اکتیو یا رادیو ایزوتوپ نامیده می شود.

همچنین بسیاری از ایزوتوپ های طبیعی غیر پایدار، از وا پاشی بسیار کهن اورانیوم و توریوم ناشی می شود.

کلا حدود 1800 رادیو ایزوتوپ وجود دارد.

هم اکنون 200 رادیو ایزوتوپ در حال استفاده است که برخی از آن ها باید به طور مصنوعی تولید شوند.

رادیو ایزوتوپ ها را می توان به روش های گوناگونی تولید کرد.

البته غالبا به وسیلۀ  گیر انداری نوترون در راکتور اکتیو می شوند.

برخی نیز توسط سیکلوترون تولید می شوند که در این روش پروتون به هسته القا شده و هسته دارای پروتون اضافی می شود.

هسته های رادیو ایزوتوپ معمولا با انتشار ذرات آلفا یا (و) بتا به حالت پایدار می رسند.

که می تواند با انتشار اشعه گاما همراه باشد.

این فرآیند وا پاشی رادیو اکتیو نام دارد.

تولید رادیو ایزوتوپ ها توسط شتاب دهنده ها

شتاب دهنده ها امكان تولید رادیو ایزو توپ هاى زیادى را از طریق تعدادى از واكنش هاى هسته اى عمدتا به كمك ذرات پروتون ها، دوترون ها و ذرات آلفا می توانند به وجود آورند. این رادیو ایزوتوپ هاى تولیدى اكثراْ ساطع كننده پرتو هاى پوزیترون هستند و راندمان تولید آن ها بستگى به عوامل متعددى از جمله انرژى ذره شتاب داده شده و سطح مقطع ایزوتوپ هاى مورد نظر دارد. واكنش هاى نوترون _گاما نیاز به نوترون دارد كه معمولا تولید نوترون در شتاب دهنده ها به طور غیر مستقیم از طریق واكنش هاى هسته اى  مثل گاما n  و غیره حاصل می گردد. واكنش هاى هسته اى گاما n  معمولا در مورد ایزوتوپ ها ى با نوترون كم تر قابلیت كاربرد دارد.

سیكلو ترون داراى داراى یك جفت الكترود هاى فلزى است (كه دى ها نامیده می شوند زیرا شكل آن ها شبیه حرف D  می باشد) كه بین دو قطب یك الكترو مغناطیس قرار گرفته اند. این الكترود ها به یك منبع  الكتریكى با فركانس بالا متصل هستند به طوری كه بار هر یك از صفحات، بیش از پنجاه میلیون مرتبه در هر ثانیه بین منفى و مثبت تغییر می كند. میدان مغناطیسى نسبت به الكترود هاى فوق عمود است. ذرات بار دار مثل پروتون یا دوترون هر دفعه به تناوب توسط یك دى دفع شده و توسط دیگرى جذب مى شود. نتیجه كار سیستم فوق این است كه به ذره شتابى سریع می دهد و ذره با حركت مار پیچى از بین صفحات خارج می گردد. ذره پر انرژى تولید شده می تواند هدف داخلى یا خارجى را بمباران كند. برخى از رادیو ایزوتوپ هاى تولید شده در سیكلوترون داراى استفاده هاى پزشكى هستند كه از جمله تالیم-201 ،گالیم-67، فلوئور-18 و ید-123 را می توان نام برد.

سیكلوترون رادیو ایزوتوپ هایى با نوترون كم ولى راكتور رادیو ایزوتوپ هایى  غنى از نوترون تولید می كنند. لذا راكتور و سیكلوترون در برآورد نیاز هاى كامل یك جامعه به رادیو ایزوتوپ ها، مكمل یك دیگرند. به ندرت ممكن است یكى از این دو بتواند جاى دیگرى هم كار كند.سیكلوترون محدودیت هایى مثل تولید كم تر وكنترل مشكل تر در هدایت واكنش ها را به همراه دارد.