नाइट्रोजन -13

नाइट्रोजन-13 (13N) पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) में प्रयुक्त नाइट्रोजन का रेडियो आइसोटोप है। इसका अर्ध जीवन दस मिनट से थोड़ा अर्घ्य है, इसलिए इसे पीईटी साइट पर बनाया जाना चाहिए। इस उद्देश्य के लिए साइक्लोट्रॉन का उपयोग किया जा सकता है।

पीईटी मायोकार्डियल परफ्यूजन इमेजिंग के लिए अमोनिया अणुओं को टैग करने के लिए नाइट्रोजन -13 का उपयोग किया जाता है।

उत्पादन
नाइट्रोजन-13 का उपयोग मेडिकल पीईटी इमेजिंग में 13N-लेबल वाला अमोनिया के रूप में किया जाता है। इथेनॉल की ट्रेस मात्रा के साथ शुद्ध पानी के लक्ष्य का उपयोग करके इसे मेडिकल साइक्लोट्रॉन के साथ उत्पादित किया जा सकता है। अभिकारक ऑक्सीजन -16 (H2Oके रूप में उपस्थित) एवं प्रोटॉन हैं एवं नाइट्रोजन-13 एवं अल्फा कण (हीलियम(He) -4) उत्पाद हैं।


 * 1H + 16O → 13N + 4He

प्रोटॉन को 5.66 MeV से अधिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए त्वरित किया जाना चाहिए। यह इस प्रतिक्रिया के लिए सीमा ऊर्जा है, चूंकि यह एन्दोठेर्मिक है (यानी, उत्पादों का द्रव्यमान अभिकारकों से अधिक है, इसलिए ऊर्जा की आपूर्ति की आवश्यकता होती है जो द्रव्यमान में परिवर्तित हो जाती है)। इस कारण से, परमाणु प्रतिक्रिया को प्रेरित करने के लिए प्रोटॉन को अतिरिक्त ऊर्जा ले जाने की आवश्यकता होती है।

ऊर्जा अंतर वास्तव में 5.22 MeV है, किन्तु अगर प्रोटॉन केवल इस ऊर्जा की आपूर्ति करता है, तो अभिकारक बिना गतिज ऊर्जा के बनेंगे। जैसा कि संवेग के रूप में संरक्षित किया जाना चाहिए, प्रोटॉन द्वारा आपूर्ति की जाने वाली वास्तविक ऊर्जा निम्न द्वारा दी गई है:


 * $$K =(1+m/M) |E|$$

जलीय घोल में इथेनॉल (~5mM/लीटर की सांद्रता पर) की उपस्थिति अमोनिया के सुविधाजनक गठन की अनुमति देती है, क्योंकि नाइट्रोजन -13 का उत्पादन होता है। उत्पादन के अन्य मार्ग  13N-लेबल अमोनिया उपस्थित है, जिनमें से कुछ डायग्नोस्टिक इमेजिंग के लिए अन्य प्रकाश रेडियोन्यूक्लाइड्स के सह-उत्पादन की सुविधा प्रदान करते हैं।

सीएनओ(CNO) चक्र में नाइट्रोजन -13 महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो सूर्य के सौर द्रव्यमान के 1.5 गुना से अधिक बड़े स्तर पर मुख्य-अनुक्रम सितारों में ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है। नाइट्रोजन-13 के उत्पादन में विद्युत की भूमिका हो सकती है।

बाहरी संबंध

 * मेलबर्न विश्वविद्यालय की पीईटी साइट