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브로민 동위 원소

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1. 개요

브로민은 원자 번호 35번의 원소로, 두 가지 안정 동위 원소(79Br, 81Br)와 30개 이상의 방사성 동위 원소를 갖는다. 자연 상태에서 79Br은 약 50.69%, 81Br은 약 49.31%의 비율로 존재하며, 방사성 동위 원소들은 짧은 반감기를 가진다. 75Br, 76Br, 77Br과 같은 특정 방사성 동위 원소는 과거 또는 현재 의료 영상 기술에 활용되기도 한다.

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2. 브로민 동위 원소

브로민은 원자 번호 35번 원소로, 자연에는 79Br(50.69%)와 81Br(49.31%) 두 가지 안정 동위 원소가 존재한다. 이 외에도 30가지가 넘는 방사성 동위 원소가 알려져 있으며, 이들은 대부분 짧은 반감기를 가진다.[12][13]

2. 1. 주요 동위 원소

브로민은 79Br와 81Br 두 가지 안정 동위 원소를 가진다. 79Br는 자연에서 약 50.69%를 차지하며 핵 스핀은 3/2-이다. 81Br는 나머지 49.31%를 차지하며, 역시 핵 스핀은 3/2-이다.[12][13]

몇몇 브로민 동위 원소는 의학적 용도로 사용된다. 75Br는 반감기가 97분으로, 과거 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용되었으나 붕괴 생성물인 75Se의 긴 반감기(120.4일) 때문에 현재는 잘 사용되지 않는다.[9][3][1] 76Br은 반감기가 16.2시간으로, 75Br보다 붕괴 에너지가 높고 양전자 방출 비율이 낮지만, 더 긴 반감기와 쉬운 합성, 그리고 붕괴 생성물인 76Se이 안정적이라는 장점 때문에 PET에 사용된다.[9][3][2]77Br은 반감기가 57시간으로 브로민의 방사성 동위 원소 중 가장 안정적이다.[9] 이 동위 원소는 주로 전자 포획으로 붕괴하며, 복잡한 방출 스펙트럼을 가짐에도 불구하고 과거 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영(SPECT) 영상에 사용되었다.[5][10][11] 그러나 511 keV 소멸 방사선과의 간섭 등으로 인해 현재는 제한적으로 사용된다.[11] 붕괴 시 방출되는 오제 전자는 방사선 치료에 활용될 가능성이 있다.[1][11]

2. 2. 동위 원소 표

핵종Z (p)N (n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식[12][13]붕괴 생성물[14]핵 스핀전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율)자연적 구성비 변동 범위 (몰 분율)
66Br3531p65Se
67Br353266.96479(54)#p66Se1/2−#
68Br353367.95852(38)#<1.2 µsp67Se3+#
69Br353468.95011(11)#<24 nsp68Se1/2−#
70Br353569.94479(33)#79.1(8) msβ+70Se0+#rowspan=2|rowspan=2|
IT70Br
71Br353670.93874(61)21.4(6) sβ+71Se(5/2)−
72Br353771.93664(6)78.6(24) sβ+72Se1+
72mBrrowspan=2|rowspan=2|100.92(3) keV10.6(3) sIT (>99.9%)72Br1−rowspan=2|rowspan=2|
β+ (<0.1%)72Se
73Br353872.93169(5)3.4(2) minβ+73Se1/2−
74Br353973.929891(16)25.4(3) minβ+74Se(0−)
74mBr13.58(21) keV46(2) minβ+74Se4(+#)
75Br354074.925776(15)96.7(13) minβ+75Se3/2−
76Br354175.924541(10)16.2(2) hβ+76Se1−
76mBrrowspan=2|rowspan=2|102.58(3) keV1.31(2) sIT (99.4%)76Br(4)+rowspan=2|rowspan=2|
β+ (0.6%)76Se
77Br354276.921379(3)57.036(6) hβ+77Se3/2−
77mBr105.86(8) keV4.28(10) minIT77Br9/2+
78Br354377.921146(4)6.46(4) minβ+ (99.99%)78Se1+rowspan=2|rowspan=2|
β (0.01%)78Kr
78mBr180.82(13) keV119.2(10) µs(4+)
79Br354478.9183371(22)안정3/2−0.5069(7)
79mBr207.61(9) keV4.86(4) sIT79Br(9/2+)
80Br354579.9185293(22)17.68(2) minβ (91.7%)80Kr1+rowspan=2|rowspan=2|
β+ (8.3%)80Se
80mBr85.843(4) keV4.4205(8) hIT80Br5−
81Br354680.9162906(21)안정3/2−0.4931(7)
81mBr536.20(9) keV34.6(28) µs9/2+
82Br354781.9168041(21)35.282(7) hβ82Kr5−
82mBrrowspan=2|rowspan=2|45.9492(10) keV6.13(5) minIT82Br2−rowspan=2|rowspan=2|
β82Kr
83Br354882.915180(5)2.40(2) hβ83Kr3/2−
83mBr3068.8(6) keV700(100) ns(19/2−)
84Br354983.916479(16)31.80(8) minβ84Kr2−
84m1Br320(10) keV6.0(2) minβ84Kr6−
84m2Br408.2(4) keV<140 ns1+
85Br355084.915608(21)2.90(6) minβ85Kr3/2−
86Br355185.918798(12)55.1(4) sβ86Kr(2−)
87Br355286.920711(19)55.65(13) sβ (97.48%)87Kr3/2−rowspan=2|rowspan=2|
β, n (2.52%)86Kr
88Br355387.92407(4)16.29(6) sβ (93.42%)88Kr(2−)rowspan=2|rowspan=2|
β, n (6.48%)87Kr
88mBr272.7(3) keV5.4(7) µs
89Br355488.92639(6)4.40(3) sβ (86.2%)89Kr(3/2−,5/2−)rowspan=2|rowspan=2|
β, n (13.8%)88Kr
90Br355589.93063(8)1.91(1) sβ (74.8%)90Krrowspan=2|rowspan=2|rowspan=2|
β, n (25.2%)89Kr
91Br355690.93397(8)541(5) msβ (80%)91Kr3/2−#rowspan=2|rowspan=2|
β, n (20%)90Kr
92Br355791.93926(5)0.343(15) sβ (66.9%)92Kr(2−)rowspan=2|rowspan=2|
β, n (33.1%)91Kr
93Br355892.94305(32)#102(10) msβ (89%)93Kr3/2−#rowspan=2|rowspan=2|
β, n (11%)92Kr
94Br355993.94868(43)#70(20) msβ (70%)94Krrowspan=2|rowspan=2|rowspan=2|
β, n (30%)93Kr
95Br356094.95287(54)#50# ms [>300 ns]3/2−#
96Br356195.95853(75)#20# ms [>300 ns]
97Br356296.96280(86)#10# ms [>300 ns]3/2−#


참조

[1] 논문 Expanding PET-applications in life sciences with positron-emitters beyond fluorine-18 2021-01
[2] 논문 Radionuclides of Bromine for Use in Biomedical Studies 1983-10-01
[3] 논문 Production and Purification of 77 Br Suitable for Labeling Monoclonal Antibodies Used in Tumor Imaging 1994-06-01
[4] 논문 Discovery of 68Br in secondary reactions of radioactive beams https://www.research[...] 2019
[5] 논문 Lethality of Auger Electrons from the Decay of Bromine-77 in the DNA of Mammalian Cells https://www.jstor.or[...] 1982-05
[6] 논문 Physical Review C - Accepted Paper: Isomeric states of fission fragments explored via Penning trap mass spectrometry at IGISOL https://journals.aps[...]
[7] 논문 Production of new neutron-rich isotopes near the N = 60 isotones Ge 92 and As 93 by in-flight fission of a 345 MeV/nucleon U 238 beam 2024-04-08
[8] 논문 Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of Zr110 https://journals.aps[...] 2021
[9] 간행물
[10] 논문 Nuclear Data Sheets for A = 77 2012-05
[11] 논문 Evaluation of the cross section data for the low and medium energy cyclotron production of 77Br radionuclide 2024-01
[12] 웹사이트 http://www.nucleonic[...]
[13] 문서 약자:IT: 이성질핵 전이
[14] 문서 굵은 글꼴은 안정 동위 원소



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