Радионуклидная диагностика – один из видов лучевой

Научный руководитель: учитель информатики Грибакин Е.Ю.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ АНАЛИЗЕ
ХИМИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ РАДИОНУКЛИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ
ЭМИССИОННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа № 2
Сегодня в мировой медицине прогнозируется значительный рост на
радиофармпрепараты терапевтического назначения на фоне сложившегося
огромного спроса на радионуклиды и диагностики.
В НИИАР уже существует производство радионуклидных препаратов, на
базе которого может быть создано производство радиофармпрепаратов
медицинского назначения.
Однако любое производство, особенно радионуклидных препаратов
промышленного и медицинского назначения, требует контроля чистоты
производимого продукта. Ведь эти препараты будут применяться для
диагностики и лечения больных людей, для научных исследований в космосе и
других целей.
Автор работы ставил целью разработать компьютерную программу,
позволяющую проводить анализ химической чистоты радионуклидных
препаратов атомным эмиссионным спектральным методом.
Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:
1. Ознакомиться
c
производством
радионуклидных
препаратов
промышленного и медицинского назначения в ФГУП "Государственный
Научный Центр Российской Федерации Научно-исследовательский
Институт Атомных Реакторов" г.Димитровград, областью их
применения.
2. Изучить способ анализа химической чистоты изотопных препаратов
атомным эмиссионным спектральным методом, основные принципы
метода.
3. Составить программу на языке программирования Borland Pascal для
определения содержания примесных элементов в изотопных
препаратах.
4. Сравнить результаты с данными, полученными в условиях
аналитической лаборатории радиохимического отделения ФГУП ГНЦ
РФ НИИАР.
Одним из распространенных методов анализа химической чистоты
радионуклидных препаратов промышленного и медицинского назначения
является атомно-эмиссионный спектральный метод.
Атомно-эмиссионный спектральный анализ (АЭСА) - метод элементного
анализа, основанный на изучении спектров испускания свободный атомов и
ионов в газовой фазе в области длин волн 150-800 нм.
Рис.1. Спектр в диапазоне длин волн 150-800 нм
Пробу исследуемого вещества вводят в источник излучения, где
происходят ее испарение, диссоциация молекул и возбуждение образовавшихся
атомов (ионов). Последние испускают характерное излучение, которое
поступает в регистрирующее устройство спектрального прибора.
В АЭСА решающее значение имеет правильный выбор условий
атомизации и измерения аналитического сигнала, поэтому в реальных условиях
АЭСА используется формула Ломакина - Шайбе:
,
(1)
где b - постоянный коэффициент, зависящий от энергетических переходов,
обусловленной излучением данной спектральной линии; определяет угол
наклона градуировочного графика контролируемого элемента.
Так как химический состав образцов контролируется в широком интервале
концентраций, формулу Ломакина - Шайбе используют в логарифмических
координатах:
(2)
По набору с известным содержанием определяемых примесных элементов
строится
градуировочный
график.
Коэффициенты
уравнения
в
логарифмических координатах определяются методом наименьших квадратов.
Далее определяется интенсивность спектральной линии определяемого
элемента и по величине этой интенсивности определяется содержание элемента
в образце.
Одним из радионуклидов, производимых в ФГУП ГНЦ РФ НИИАР,
является изотоп гадолиния Gd-153, применяемый в промышленности, а также в
медицине для диагностики. В ГНЦ РФ НИИАР разработана технология и
налажено производство выделения и очистки Gd-153 из смеси изотопов
европия, облученных в реакторах СМ-3 и БОР-60.
Для апробации компьютерной программы сотрудниками аналитической
лаборатории радиохимического отделения ФГУП ГНЦ РФ НИИАР были
любезно предоставлены данные по интенсивностям спектральных
аналитических линий железа, хрома, иттрия и алюминия при исследованиях в
обоснование методики эмиссионного спектрального анализа химической
чистоты изотопа Gd-153.
С помощью написанной автором программы обрабатывались данные по
содержанию примесных элементов в стандартных образцах на уровнях 0,1, 0,3,
1, 3 и 10 мг/л соответственно.
В программу вводились значения почернений аналитических линий с
известными концентрациями. Далее методом наименьших квадратов строилась
аппроксимирующая функция ( рис.2).
Рис.2. Окно программы для ввода исходных значений и аппроксимирующая функция
Итоговые результаты обработки данных по содержанию примесных
элементов в изотопе Gd-153 представлены в таблице.
Таблица. Массовая концентрация Cr 283,5 нм
Номер
Результаты, полученные в аналитической лаборатории ГНЦ
наблюд.
НИИАР и созданной авторами программы
0,3
1
3
НИИАР
Наша
НИИАР
Наша
НИИАР
Наша
программа
программа
программа
Cij
Ci
Ci
Ci
Ci
Ci
1
0,339
0,353
1,149
1,138
3,028
2,982
2
0,266
0,273
0,979
1,009
2,870
2,942
3
0,308
0,311
0,813
0,822
2,946
2,975
4
0,221
0,218
1,141
1,126
3,251
3,209
5
0,315
0,302
1,213
1,165
2,632
2,527
6
0,243
0,244
0,788
0,791
2,768
2,777
7
0,309
0,322
0,997
0,987
4,051
3,990
Полученные с помощью нашей программы результаты по содержанию
примесных элементов в стандартных образцах были оценены с помощью
статистических методов.
Наша компьютерная программа успешно справилась с работой.
Полученные результаты в пределах погрешности вычислений (не более 5 %)
совпали с результатами, полученными сотрудниками ФГУП ГНЦ РФ НИИАР.
Библиографический список
1.
Жаворонкова К. Н. Физико-химические методы анализа изотопов и особо
чистых веществ. - М., 2002.
2.
Спектральный анализ чистых веществ. - СПб.: Химия: Санкт-Петербург,
1994.
3.
В.И. Коновалов, Е.Ю.Грибакин, Е.А.Ерин
Химико-спектральное
131
определение примесных элементов в препарате I. Сборник трудов ФГУП
ГНЦ РФ НИИАР, 2003г
4.
http://www-dev.niiar.ru/drsp/win/drsp.htm