Deposizione di film protettivi all’interno di camere tubolari per la produzione di radioisotopi via ciclotrone-Magistralis Degree Thesis Stefano Rappo

Author: Stefano Rappo ; Type of thesis: Magistralis Degree Thesis
Abstract: Il Carbonio 11 è un radionuclide utilizzato in Tomografia ad Emissione di Positroni (PET) , prodotto principalmente via ciclotrone, sottoforma di _¹¹CO₂ , mediante bombardamento di Azoto 14 in forma gassosa, con la reazione nucleare ¹⁴N (p.a.)¹¹C. Con questo radioisotopo sono state marcate centinaia di molecole organiche naturali come zuccheri, amminoacidi, acidi grassi a catena lunga e farmaci.
Il fascio energetico, proveniente dal ciclotrone, ha un allargamento dovuto alle collisioni con il gas, per cui riscalda localmente la superficie e la camera è soggetta a periodica usura. La forma ed il diametro della camera di reazione sono, quindi, di fondamentale importanza, per questo è richiesta un’appropriata selezione di materiali e la deposizione di ricoprimenti protettivi di Niobio e Nitruro di Niobio, nelle pareti interne della camera di reazione, sembra essere la soluzione ottimale per limitare il problema.
L’applicazione richiede ricoprimenti di elevata purezza ed ottima adesione, per evitare contaminazioni, delaminazioni ed usure anzitempo, inoltre l’interno deve essere un ambiente “carbon free”, in quanto le impurezze di Carbonio potrebbero portare alla formazione di isotopi inferiori. Per questo motivo sono state scartate tecniche di deposizione di tipo chimico o elettrochimico ed è stato attuato un approccio di tipo PVD, depositando i ricoprimenti via Magnetron Sputtering.
Sono state sondate due diverse possibili configurazioni di sputtering, a Post Magnetron Cilindrico ed a Triodo, per studiarne le diverse proprietà, caratterizzando i film ottenuti con tecniche di analisi non distruttive. In particolare, la tecnica Post Magnetron ha permesso di ottenere, all’interno della geometria del substrato, un ricoprimento protettivo in Niobio di spessore adeguato (5 um ); pertanto, sono state così effettuate analisi microstrutturali tramite XRD, analisi quantitative in termini di spessore e test indicativi di porosità.