Studio di uno schema di foto-ionizzazione laser dell’argento usando uno spettrometro di massa a tempo di volo per il progetto ISOLPHARM

The ISOLPHARM project (Isotope separation on-line technique for radio-pharmaceuticals) was born as a collaboration between the University of Padova and the LNL to produce carrier-free radioisotopes to be applied in nuclear medicine. The SPES online laboratory at INFN LNL plays an important role in the production chain: it hosts the facility to generate high ion beams of the desired isotope. One of them is the Ag-111 remarkable for its half-life of 7.45 days and 1.88 mm of tissue penetration when decaying Beta-. The technique implemented is the RILIS (Resonance Ionization Laser Ion Source): laser pulses are sent to a target capable of emitting the radionuclide, they are tuned to a specific set of frequencies in order to match some of the atomic transition of the element, whose atoms are ionized. The ions, once charged, are easily isolated from other byproducts and a mass selector is employed to block the unwanted isotopes in the beam, providing the highest selectivity of the process. The SPES offline laboratory is in charge of testing possible ionization schemes before the actual production employs them, choosing the most efficient. This work describes how the offline set up works, with particular focus on the ToF-MS (Time of Flight Mass Spectrometer). This instrument is capable of detecting when the ionization process has been successful and distinguishes the isotopes produced.

Il progetto ISOLPHARM (Isotope separation on-line technique for radio-pharmaceuticals) nasce come collaborazione tra l'Universotà di Padova e i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL), con l'intento di produrre radioisotopi che non necessitino di carrier per la medicina nucleare. Il laboratorio SPES online nell'INFN LNL gioca un ruolo cruciale nella catena di produzione: ospita la strumentazione capace di generare un fascio di ioni dell'isotopo di interesse. Tra questi l'Ag-111 si distingue per le sue qualità in ambito medico: decade Beta- con una semivita di 7.45 giorni e penetra i tessuti per 1.88 mm. La tecnica utilizzata per la produzione dei suddetti fasci è la RILIS (Resonance Ionization Laser Ion Source): un bersaglio in grado di emettere il radionuclide viene colpito da precisi impulsi laser, sintonizzati su determinate energie di transizione, tipiche di quel'atomo e che riescono a ionizzarlo. A questo punto gli ioni, carichi, sono agevolemente separati dagli altri isotopi prodotti e un selettore di massa lascia passare solo quelli del tipo desiderato, in tal modo l'intero processo gode di un'ottima selettività. Il laboratorio SPES offline si occupa di testare vari possibili schemi di ionizzazione prima che vengano adoperati nella produzione, individuandone il più efficiente. Questo lavoro descrive l'apparato strumentale offline, cocentrandosi in particolare sul ruolo del ToF-MS (Time of Flight Mass Spectrometer). Questo strumento è al contempo in grado di rilevare quando la ionizzazione ha avuto successo e quali isotopi dell'elemento in esame sono stati prodotti.