113年:核醫診療(2)

以迴旋加速器生產⁶⁸Ge之核反應,下列何者錯誤?

A⁶⁶Zn(α, 2n)⁶⁸Ge
B⁶⁸Ga(p, n)⁶⁸Ge
C⁶⁹Ga(p, 2n) ⁶⁸Ge
D⁷¹Ga(p, 4n)⁶⁸Ge

詳細解析

本題觀念:

本題測驗核醫學中關於 ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga 發生器(Generator)母核種 ⁶⁸Ge 的迴旋加速器(Cyclotron)生產方式。 ⁶⁸Ge 是一個半衰期長達 271 天的母核種,經由電子捕獲(Electron capture)衰變成半衰期約 68 分鐘的正子發射子核種 ⁶⁸Ga。由於需要利用迴旋加速器來大量生產 ⁶⁸Ge 作為發生器的原料,所選用的「靶材(Target)」必須是自然界中穩定存在、非放射性的同位素。最常用的靶材包含天然的鎵(Gallium, 包含穩定的 ⁶⁹Ga 與 ⁷¹Ga)或是鋅(Zinc, 如穩定的 ⁶⁶Zn)。

選項分析

在評估核反應方程式時,需同時滿足質量數(A)與原子序(Z)的平衡,並考量靶材在現實中的物理穩定性:

  • (A) ⁶⁶Zn(α, 2n)⁶⁸Ge:正確。Zn 的原子序為 30,吸收一個 α\alpha 粒子(原子序 2,質量數 4)後,原子序變為 30+2=3230+2=32(即 Ge)。質量數變為 66+4=7066+4=70,釋放 2 個中子後,最終質量數為 702=6870-2=68,產生 ⁶⁸Ge。⁶⁶Zn 是穩定的同位素,適合作為靶材。
  • (B) ⁶⁸Ga(p, n)⁶⁸Ge:錯誤。雖然在方程式上的質量數與原子序平衡(原子序 31+1=3231+1=32;質量數 68+11=6868+1-1=68),但 ⁶⁸Ga 本身就是具有高

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