Isomeric pair 95m,gNb{^{95\rm m,g}\rm{Nb}} in photonuclear reactions on nat^{\rm nat}Mo at end-point bremsstrahlung energy of 35-95 MeV

The ${^{\rm nat}\rm{Mo}}(\gamma,x\rm np)^{95\rm m,g}$Nb photonuclear reaction was studied using the electron beam from the NSC KIPT linear accelerator LUE-40. Experiment was performed using the activation and off-line $\gamma$-ray spectrometric technique. The experimental isomeric yield ratio $d(E_{\rm{\gamma max}}) = Y_{\rm m}(E_{\rm{\gamma max}}) / Y_{\rm g}(E_{\rm{\gamma max}})$ was determined for the reaction products $^{95\rm m,g}\rm{Nb}$ at the end-point bremsstrahlung energy $E_{\rm{\gamma max}}$ range of 35-95 MeV. The obtained values of $d(E_{\rm{\gamma max}})$ are in satisfactory agreement with the results of other authors and extend the range of previously known data. The theoretical values of the yields $Y_{\rm m,g}(E_{\rm{\gamma max}})$ and the isomeric yield ratio $d(E_{\rm{\gamma max}})$ for the isomeric pair $^{95\rm m,g}\rm{Nb}$ from the ${^{\rm nat}\rm{Mo}}(\gamma,x\rm np)$ reaction were calculated using the partial cross-sections $\sigma(E)$ from the TALYS1.95 code for six different level density models $LD$. The comparison showed a noticeable excess (more than 3.85 times) of the experimental isomeric yield ratio over all theoretical estimates. At the investigated range of $E_{\rm{\gamma max}}$ the theoretical dependence of $d(E_{\rm{\gamma max}})$ on energy was confirmed - the isomeric yield ratio smoothly decreases with increasing energy.Comment: 9 pages, 9 figures, 1 tabl

Photonuclear reactions cross-sections at energies up to 100 MeV for different experimental setups

In experiments on the electron linac LUE-40 of RDC "Accelerator" NSC KIPT, the flux-averaged cross-sections $\langle{\sigma(E_{\rm{\gamma max}})}\rangle_{\rm{exp}}$ of photonuclear reactions ${^{100}\rm{Mo}}(\gamma,n)^{99}\rm{Mo}$, ${^{27}\rm{Al}}(\gamma,x)^{24}\rm{Na}$, ${^{93}\rm{Nb}}(\gamma,n)^{92m}\rm{Nb}$, ${^{93}\rm{Nb}}(\gamma,3n)^{90}\rm{Nb}$, and ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,n)^{180g}\rm{Ta}$ were measured using the $\gamma$-activation technique. The theoretical flux-average cross-sections $\langle{\sigma(E_{\rm{\gamma max}})}\rangle_{\rm{th}}$ were computed using the partial cross-section $\sigma(E)$ values from the TALYS1.9-1.95 codes and bremsstrahlung $\gamma$-flux calculated using GEANT4.9.2. Two different experimental setups were used in the experiments: an aluminum electron absorber and a deflecting magnet to clean the bremsstrahlung $\gamma$-flux from electrons. A comparison of the flux-average cross-sections measured for two experimental setups was performed. The possibility of using the reactions ${^{100}\rm{Mo}}(\gamma,n)^{99}\rm{Mo}$, ${^{27}\rm{Al}}(\gamma,x)^{24}\rm{Na}$, ${^{93}\rm{Nb}}(\gamma,n)^{92m}\rm{Nb}$, ${^{93}\rm{Nb}}(\gamma,3n)^{90}\rm{Nb}$, and ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,n)^{180g}\rm{Ta}$ as monitors of the bremsstrahlung $\gamma$-flux for the energy range 30-100 MeV was investigated.Comment: 8 pages, 6 figures, 1 tabl

Magnetic system for cleaning the gamma beam at the LUE-40 electron linac output

The bremsstrahlung of accelerated electrons passing through a converter is used to study multiparticle photo-nuclear reactions. The results of calculations, numerical modeling, design, and testing of a special magnetic cleaning system to obtain a "pure" beam of bremsstrahlung quanta when studying the cross-sections of such reactions at the LUE-40 linac are presented. The system is based on commercially available permanent magnets of rectangular cross-sections. The maximum on-axis field is 0.9 T, which provides sufficient separation of the electron beam and gamma rays at a distance of more than 90 mm from the magnet.Comment: 9 pages, 8 figure

Investigation of the hollow beam structure on optical transition radiaton

The features of studying the structure of a dense annular beam with OTR from metal targets at electron energy ≤ 50 keV are described. The image of the cross section of the annular beam with sub-millimeter wall thickness is obtained.Описані особливості дослідження структури щільного кільцевого пучка за допомогою перехідного оптичного випромінювання з металевих мішеней при енергії електронів до 50 кеВ. Одержано зображення поперечного перерізу кільцевого пучка з товщиною стінки менше міліметра.Описаны особенности исследования структуры плотного кольцевого пучка электронов с помощью переходного оптического излучения из металлических мишеней при энергии электронов до 50 кэВ. Получено изображение поперечного сечения кольцевого пучка с толщиной стенки меньше миллиметра

Production of 180m{^{180\rm{m}}}Hf in photoproton reaction 181{^{181}}Ta(γ,p)(\gamma,p) at energy EγmaxE_{\rm{\gamma max}} = 35-95 MeV

The production of the $^{180\rm{m}}\rm{Hf}$ nuclei in the photoproton reaction ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,p)$ was studied at end-point bremsstrahlung energies $E_{\rm{\gamma max}}$ = 35-95 MeV. The experiment was performed at the electron linear accelerator LUE-40 NSC KIPT with the use of the $\gamma$ activation and off-line $\gamma$-ray spectroscopy. The experimental values of the bremsstrahlung flux-averaged cross-sections $\langle{\sigma(E_{\rm{\gamma max}})}\rangle_{\rm{m}}$ for the ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,p)^{180\rm{m}}\rm{Hf}$ reaction were determined, and at $E_{\rm{\gamma max}} > 55$ MeV obtained for the first time. The measured values, also as the literature data, are significantly exceed the theoretical flux-averaged cross-sections $\langle{\sigma(E_{\rm{\gamma max}})}\rangle_{\rm{th}}$. The $\langle{\sigma(E_{\rm{\gamma max}})}\rangle_{\rm{th}}$ values were calculated using the cross-section $\sigma(E)$ computed with the TALYS1.95 code for six different level density models. A comparative analysis of the calculated total cross-sections for the reactions ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,p)^{180}\rm{Hf}$ and ${^{181}\rm{Ta}}(\gamma,n)^{180}\rm{Ta}$ was performed. It was shown that the photoproton $(\gamma,p)$ to photoneutron $(\gamma,n)$ strength ratio is consistent with the estimates based on the isospin selection rules and the value from the $(e,e'p)$ experiment.Comment: 9 pages, 4 figures, 2 table

Наработка изотопов 11C и 18F. Получение радиофармпрепарата «Глюкоза 11C»

Обобщены результаты наработки фотоядерным способом изотопов 11С и 18F в различных мишенях-матрицах. Исследования выполнены на линейных ускорителях электронов НИК "Ускоритель" ННЦ ХФТИ НАН Украины в диапазоне энергий 10 -40 МэВ для выяснения возможностей получения максимально достижимых уровней активности изотопов 11С, и 18F с целью планирования дальнейших разработок по созданию на основе этих изотопов радиофармпрепарата (РФП) для ядерной медицины. В рамках вышеизложенного подхода нами проведены измерения уровней активности изотопа 18F переходящего в окружающую водную среду при облучении мишеней–матриц из фторопласта (С2F4) потоком тормозного излучения. Выход изотопа 18F в водную среду в самых благоприятных условиях (по энергии и среднему току пучка) составил 3,6 % от величины активности матрицы 40 МБк/г, что является весьма низким показателем. Несмотря на обнадеживающее значение удельной активности изотопа 18F в мишенях–матрицах фторида лития (LiF) -77 МБк/г и плавиковой кислоты (НF) – близкой к 100 МБк/г вопрос извлечения изотопа 18F из матриц С2F4, LiF и НF для приготовления на его основе РФП остается открытым и ставит под сомнение целесообразность такой методологии наработки изотопа 18F для дальнейшего использования. Более результативной оказалась наработка изотопа 11С в облученной мишене-матрице стандартной лечебной формы «глюкозы моногидрат» (глюкоза). Показано, что в результате облучения глюкозы пучком гамма-квантов удается осуществить «мечение» глюкозы изотопом 11С, который образуется в результате фотоядерной реакции 12С(γ,n)11C на ядре 12С, входящем в состав молекулы глюкозы - С6Н12О6 · H2O. Облученный образец глюкозы, растворенный в заданном объеме растворителя (дистиллированной воды) будет готовым к использованию РФП «Глюкоза, 11C». Показано, что «фотоядерный метод» обеспечивает получение РФП «Глюкоза, 11C» с полной активностью, необходимой для проведения ПЭТ диагностики. РФП «Глюкоза, 11C» к моменту его использования обладает 100% радионуклидной чистотой. РФП «Глюкоза, 11C» таким способом получен впервые. Обсуждается выбор оптимальной конструкции водоохлаждаемого мишенного устройства, обеспечивающего щадящий (в смысле тепловых нагрузок) режим облучения капсулы, заполненной таблетками глюкозы. Используя программу “SolidWorks FlowSimulation 2011”, рассчитаны количественные характеристики скоростей потоков воды, обтекающих капсулу с глюкозой и конвертер

Design study of a low-emittance high-repetition rate thermionic rf gun

We propose a novel gridless continuous-wave radiofrequency (rf) thermionic gun capable of generating nC ns electron bunches with a rms normalized slice emittance close to the thermal level of 0.3 mm mrad. In order to gate the electron emission, an externally heated thermionic cathode is installed into a stripline-loop conductor. Two high-voltage pulses propagating towards each other in the stripline-loop overlap in the cathode region and create a quasielectrostatic field gating the electron emission. The repetition rate of pulses is variable and can reach up to one MHz with modern solid-state pulsers. The stripline attached to a rf gun cavity wall has with the wall a common aperture that allows the electrons to be injected into the rf cavity for further acceleration. Thanks to this innovative gridless design, simulations suggest that the bunch emittance is approximately at the thermal level after the bunch injection into the cavity provided that the geometry of the cathode and aperture are properly designed. Specifically, a concave cathode is adopted to imprint an Ƨ-shaped distribution onto the beam transverse phase-space to compensate for an S-shaped beam distribution created by the spherical aberration of the aperture-cavity region. In order to compensate for the energy spread caused by rf fields of the rf gun cavity, a 3rd harmonic cavity is used. A detailed study of the electrodynamics of the stripline and rf gun cavity as well as the beam optics and bunch dynamics are presented