플루오린 동위 원소

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1. 개요

플루오린 동위 원소는 플루오린 원자핵 내 중성자 수의 변화에 따라 나타나는 여러 형태를 의미한다. 플루오린에는 ¹⁹F와 같이 안정적인 동위 원소와, 방사성 붕괴를 하는 불안정한 동위 원소가 존재한다. 플루오린-18은 양전자 방출 단층 촬영술(PET)에 사용되는 플루데옥시글루코스(FDG)의 제조에 사용되는 중요한 양전자 공급원이며, ¹⁹F는 플루오린의 유일한 안정 동위 원소로 핵자기 공명(NMR) 분광법에 활용된다. 플루오린 동위 원소에는 플루오린-18m과 플루오린-26m과 같은 핵 이성질체도 존재한다.

플루오린 동위 원소

동위 원소 정보

원소 기호	F
동위 원소	18F 19F

플루오린-18

질량수	18
원소 기호	F
자연 존재비	미량
붕괴 방식	b+
딸 핵종	18O

플루오린-19

질량수	19
원소 기호	F
자연 존재비	100%
반감기	안정

기타 핵종 정보

NUBASE2020 명칭	이름

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플루오린 동위 원소 - 플루오린-19
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1. 개요
2. 동위 원소 목록

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동위 원소 핵종	Z(양성자)	N(중성자)	동위 원소 질량 (u)	반감기	핵 스핀 수	자연 존재비
동위 원소 핵종	여기 에너지			반감기	핵 스핀 수	자연 존재비
¹⁴F	9	5	14.03506(43)#		2-#
¹⁵F	9	6	15.01801(14)	410(60) × 10⁻²⁴ s [1.0(2) MeV]	(1/2+)
¹⁶F	9	7	16.011466(9)	11(6) × 10⁻²¹ s [40(20) keV]	0-
¹⁷F	9	8	17.00209524(27)	64.49(16) s	5/2+
¹⁸F	9	9	18.0009380(6)	109.771(20) min	1+
^18mF	1121.36(15) keV			162(7) ns	5+
¹⁹F	9	10	18.99840322(7)	안정	1/2+	1.0000
²⁰F	9	11	19.99998132(8)	11.163(8) s	2+
²¹F	9	12	20.9999490(19)	4.158(20) s	5/2+
²²F	9	13	22.002999(13)	4.23(4) s	4+,(3+)
²³F	9	14	23.00357(9)	2.23(14) s	(3/2,5/2)+
²⁴F	9	15	24.00812(8)	400(50) ms	(1,2,3)+
²⁵F	9	16	25.01210(11)	50(6) ms	(5/2+)#
²⁶F	9	17	26.01962(18)	9.6(8) ms	1+
²⁷F	9	18	27.02676(40)	4.9(2) ms	5/2+#
²⁸F	9	19	28.03567(55)#	<40 ns
²⁹F	9	20	29.04326(62)#	2.6(3) ms	5/2+#
³⁰F	9	21	30.05250(64)#	<260 ns
³¹F	9	22	31.06043(64)#	1# ms [>260 ns]	5/2+#

2.1. 플루오린-18

플루오린-18(¹⁸F)은 플루오린의 불안정한 동위 원소 중 가장 반감기가 길며, 109.771분의 반감기를 가진다. ¹⁸F는 양전자 방출 단층 촬영술(PET)에 사용되는 방사성의약품인 플루데옥시글루코스(FDG) 제조에 사용되는 중요한 양전자 공급원이다.

플루오린-18은 양성자 9개와 중성자 9개를 가지는 가장 가벼운 불안정한 핵종이다. ¹⁸F는 β⁺ 붕괴를 통해 ¹⁸O으로 붕괴한다.

2.2. 플루오린-19

¹⁹F는 플루오린의 유일한 안정 동위 원소이다. 자연계에 존재하는 플루오린 동위 원소는 ¹⁹F가 100%를 차지하며, 다른 플루오린 동위 원소는 유의미한 양으로 존재하지 않는다. ¹⁹F의 결합 에너지는 147801.3648(38) keV이다. 플루오린-19는 핵 스핀이 1/2+이므로 핵자기 공명(NMR) 활성이 있어 플루오린-19 NMR 분광법에 사용된다.

2.3. 플루오린-20

플루오린-20(²⁰F)은 플루오린의 동위 원소 중 하나로, 양성자 9개와 중성자 11개로 구성된다. 이 동위 원소는 불안정하며, 11.163(8)초의 반감기를 가지고 베타 붕괴(β⁻)를 통해 안정된 ²⁰Ne으로 붕괴한다.

2.4. 플루오린-21

플루오린-21(²¹F)은 플루오린의 동위 원소 중 하나로, 양성자 9개와 중성자 12개로 구성되어 있다. 플루오린-20과 마찬가지로 불안정하며, 4.158(20)초의 반감기를 가진다. 플루오린-21은 β⁻ 붕괴를 통해 안정된 ²¹Ne으로 붕괴한다.

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핵종	양성자 수	중성자 수	동위 원소 질량 (u)	반감기	핵 스핀
²¹F	9	12	20.9999490(19)	4.158(20) s	5/2+

2.5. 핵 이성질체

플루오린 동위 원소에는 두 가지 핵 이성질체, 즉 플루오린-18m(^18mF)과 플루오린-26m(^26mF)이 존재한다. 플루오린-18m의 반감기는 162(7) 나노초(ns)로, 이는 플루오린-14, 플루오린-15, 플루오린-16, 플루오린-28, 플루오린-31을 제외한 다른 플루오린 방사성 동위원소의 바닥 상태 반감기보다 짧다. 플루오린-26m의 반감기는 2.2(1) 밀리초(ms)이며, 주로 플루오린-26의 바닥 상태로 붕괴하거나 드물게 지발 중성자 방출을 통해 [[네온]-26]의 높은 여기 상태 중 하나로 붕괴한다.