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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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Zyklotron

Da es sich bei fast allen Radionukliden, die in der molekularen Bildgebung eingesetzt werden, um protonenreiche Kerne hat, werden diese an einem Zyklotron erzeugt.

Bei einem Zyklotron handelt es sich um einen Kreisbeschleuniger, der geladene Teilchen auf hohe Energien beschleunigen kann und dadurch Kernreaktionen auslöst, die zu radioaktiven Produktkernen führen.

Die Funktionsweise des Zyklotrons beruht auf der elektromagnetischen Beschleunigung von geladenen Teilchen, wie z.B. Ionen des Wasserstoffs, Deuteriums („schwerer Wasserstoff“) oder des Heliums. Hierbei werden die Ionen in einem Spannungsfeld beschleunigt, das sie auf einer spiralförmigen Bahn immer wieder durchlaufen, bis sie schließlich das Zyklotron verlassen und auf ein vorbereitetes Target gelenkt werden und dort die gewünschte Kernreaktion auslösen.

Diese hohen Energien sind erforderlich, damit das geladene Teilchen die Coulomb Abstoßung überwinden kann und mit dem Targetkern einen Verbundkern bilden kann. Dies hochangeregte Verbdungkern verfügt über eine hohe Anregungsenergie, die er durch den Ausstoß eines Teilchens (z.B. Neutrons) abgibt. Dadurch werden Radionuklide erhalten, die dann in den Lebenswissenschaften zum Einsatz kommen.

Am INM-5 können feste, flüssige und gasförmige Targets bestrahlt werden. Als Zyklotrone stehen ein Babyzyklotron BC 1710 und ein GE PETtrace zur Verfügung. Darüber hinaus besteht in Kooperation mit dem Institut für Kernphysik IKP-4 die Möglichkeit Feststoffe am Injektor-Zyklotron JULIC des COSY-Speicherrings mit Protonen oder Deuteronen zu bestrahlen. Außerdem wurde ein Hochleistungszyklotron der Firma IBA angeschafft, das im Jahr 2018 in Betrieb gehen soll.

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