A new high-precision atomic mass measurement technique based on a tandem Penning trap system is described. Data from the mass measurements of rubidium and strontium are analyzed to reveal what information desirable for nuclear physics can be extracted and to indicate the limitations in the presently employed set up at the ISOLDE facility at CERN. The possibility of substantially improving the Penning trap collection efficiency through the use of a Paul (radio-frequency quadrupole) ion trap as a collection device for preparing the radionuclides before the measurement system is then presented. Results from engineering tests on the performance of the Paul trap at the ISOLDE facility are discussed. The work concludes with suggestions for the design of feasible system to capture 100% of weak ISOLDE beams. This new system is to be incorporated into the Penning trap set up at the newly constructed ISOLDE-BOOSTER facility.

No description available.

In this thesis, we study kinetic theory and chiral perturbation theory, which are employed to compute the bulk viscosity of a gas of pions at temperatures below the QCD crossover temperature, for the physical value of m, to lowest order in chiral perturbation theory. Bulk viscosity is controlled by number-changing processes which become exponentially slow at low temperatures when the pions become exponentially dilute, leading to an exponentially large bulk viscosity ζ ∼ (F^8/m^5)*exp(2m/ T), where F ≃ 93 MeV is the pion decay constant. / La théorie cinématique des particules et la théorie perturbative chirale sont d'abord presentées. Grâce à ces outils, la viscosité volumique d'un gaz de pions à une température en-deçà de la température de transition de phase de la chromodynamique quantique est calculée pour la valeur expérimentale de m, au premier ordre de la théorie perturbative. À basse température, les processus affectant le nombre de particules ralentissent de manière exponentielle lorsque la densité des pions devient exponentiellement faible. Ces processus contrôlent la viscosité volumique, qui à son tour devient exponentiellement large ζ ∼ (F^8/m^5)*exp(2m/T), pour une constante de désintegration des pions F ≃ 93 MeV.

This thesis evaluates the suitability of Thorium(Th) ions for optical spectroscopic measurements in a Paul trap. A $ sp{232}Th$ sample, placed near the ring electrode, is evaporated with a Nd:YAG laser pulse and then selectively ionized by a synchronized dye laser pulse. Ions created inside the trap follow stable orbits and are cooled by hydrogen buffer gas. / The stability and trapping efficiency for the ions are examined at various trap operating conditions. The motion of the ions in the trap is studied with particular attention to volume occupied by the ions in the phase space. With the trap operating at optimum conditions for stability and spectral resolution, laser-induced fluorescence measurements at selected rf phase angles are applied to five optical transitions of Th ions. Results indicate that two transitions are most suitable for spectroscopic studies and 60-80 ions are required to produce a spectrum with signal-to-background ratio of 1:1.

No description available.

The TITAN (TRIUMF's Ion Trap for Atomic and Nuclear science) experiment uses a Measurement Penning Trap (MPET) to perform high precision mass measurements (∆m/m ≈ 10e-8) on short-lived (t1/2 ≈ 10 ms) isotopes. The ISAC (Isotope Separation and ACceleration) facility provides a 60 keV rare isotope beam to the experiments. A Radio-Frequency Quadrupole (RFQ) ion trap cools and bunches the incoming radioactive beam. An Electron Beam Ion Trap (EBIT) charge breeds the ions to a high charged state q. Since the MPET mass resolution is proportional to the charge state q, an improvement up to two orders of magnitude can be achieved. Further enhancements are obtained by the reduction of the uncertainty on the MPET measurements, such as from the ion bunch longitudinal kinetic energy spread. A Retarding Field energy Analyzer (RFA) was designed and constructed to measure this uncertainty. / An energy resolution ∆E/E ≈ 10e-3 was expected from to simulated RFQ ion extraction longitudinal energy spread measurements. An experimental energy resolution ∆E/E = 2.4 x 10e-3 was obtained. Suggestions to improve the energy resolution are provided. Two testing sessions were undertaken using the RFQ and TITAN ion source to provide a singly charged pulsed ion beam. The first session used a 6Li+ beam with a 1 - 4 keV energy range. The RFA collimating slits were removed to insure the beam entered the RFA, increasing the energy resolution to ∆E/E = 5 x 10e-3. An energy resolution ∆E/E = (1.4 ± 0.5) x 10e-2 was obtained from the longitudinal energy spread measurements as a function of the beam energy. No correlation between the RFQ buffer gas pressure and the longitudinal energy spread was observed. The second session used 6;7Li, 23Na, 39;41K beams with a 1 - 5 keV energy range and the slits were reincorporated. A linear correlation with the RFQ extraction potentials magnitude is visible with both 2.5 keV 7Li+ and 23Na+ beams. No correlations between the RFQ buffer gas pressure, the space charge, beamgate size and beam composition with respect to the longitudinal energy spread were otherwise found. Further reduction of the RFA energy resolution is necessary to resolve longitudinal energy spread variations under different RFQ parameter settings. / L'expérience TITAN (Piège ionique pour la science atomique et nucléaire de TRIUMF) utilise un piège Penning (MPET) pour effectuer des mesures de masse de haute précision (∆m/m ≈ 10e-8) sur des isotopes radioactifs de courte demi-vie (t1/2 ≈ 10 ms). L'installation ISAC (Isotope Separation and Acceleration) à TRIUMF produit un 60 keV faisceau d'isotopes rares vers divers expériences. Un piège ionique quadrupôle linéaire à radio-fréquences (RFQ) refroidit et accumule le faisceau d'ions radioactifs. Un piège ionique à faisceau d'électrons (EBIT) augmente la charge ionique des ions simplement chargés à une haute charge q. Puisque la résolution de masse de MPET est proportionnelle à la charge ionique q, une augmentation de la résolution jusqu'à deux ordres de grandeur est possible. Des améliorations additionnelles sont fait par la réduction des sources d'erreurs sur les mesures du MPET, comme la dispersion longitudinale de l'énergie cinétique des ions pulsés. Un analyseur d'énergie cinétique à champ retardé (RFA) fut conçu et construit dans le but de mesurer cette erreur. / Une résolution énergétique ∆E/E ≈ 10e-3 fut visée à la suite des résultats obtenus de simulations numériques de l'extraction d'ions du RFQ. Une résolution énergétique expérimentale ∆E/E = 2.4 x 10e-3 a été obtenue. Des suggestions pour améliorer la résolution énergétique sont données. Le RFA fut testé au cours de deux séances en utilisant le RFQ et la source d'ions de TITAN pour fournir un faisceau d'ions simplement chargés. Durant la première séance, un faisceau de 6Li+ avec énergies entre 1 et 4 keV fut utilisé. Les fentes du collimateur furent enlevées pour assurer que le faisceau pénètre dans le RFA, augmentant la résolution énergétique à ∆E/E = 5 x 10e-3. Une résolution énergétique ∆E/E = (1.4 ± 0.5) x 10-e2 a été obtenue de la relation entre la dispersion longitudinale de l'énergie cinétique et de l'énergie cinétique du faisceau. Aucune corrélation entre la pression du gaz tampon du RFQ et la dispersion longitudinale de l'énergie cinétique a été observée. La seconde séance utilisait des faisceaux de 6;7Li, 23Na, 39;41 K avec des énergies cinétiques entre 1 et 5 keV et les fentes du collimateur furent ré-incorporées. Une corrélation linéaire avec la grandeur des potentiels extraction du RFQ fut observée avec les deux faisceaux de 7Li+ et 23Na+ à 2.5 keV utilisés. Aucune corrélation entre la charge spatiale, pression du gaz tampon du RFQ, la durée du barrière d'ions et la composition du faisceau avec la dispersion longitudinale de l'énergie cinétique furent autrement notées. Des réduction supplémentaires à la résolution énergétique du RFA sont nécessaire pour observer des variations dans la dispersion longitudinale de l'énergie cinétique du faisceau sous différent paramètres du RFQ.

An often proposed mechanism to overcome the system of efflux transporters and tight junctions present at the blood brain barrier (BBB) is the receptor-mediated transport via endocytosis. Among the proposed transport vehicles, the transferrin receptor (TfR) has been considered to be one of the most attractive targets. Besides transferrin itself and the antibody OX26 (anti-rat TfR-antibody), it has recently been shown that peptides are also able to bind to the transferrin receptor and are internalized into TfR expressing cells. In this study we evaluated the ability of the 68Ga-labeled peptide THRPPMWSPVWP to become internalized into human TfR bearing cells to pre-evaluate its potential to act as a carrier system for small molecules across the BBB utilizing the TfR receptor located on the endothelial cells. To prove the validity of this concept we first synthesized the peptide THRPPMWSPVWP, and then a conjugate consisting of the D2 receptor ligand fallypride and the peptide which was synthesized by our collaborators and evaluated as to its binding affinity towards the D2 receptor. The conjugate still showed a high receptor affinity (Ki = 27 nM) despite the strong structural alteration exerted by the peptide. / For radioactive-labeling, the reported TfR-binding peptide THRPPMWSPVWP was derivatized with p-SCN-Bn-NOTA. It was then labelled with 68Ga by our collaborators. The uptake of the 68Ga-labelled peptide into TfR-bearing cells was investigated using two human TfR-expressing cell lines, the human glioblastoma cell line U87MG and the human colon adenocarcinoma cell line HT-29 to assess the peptides' potential as a carrier molecule targeting the TfR receptor . The binding was found to be less than 1% after 60 min incubation at 37°C. / These results suggest that the concept of using peptide THRPPMWSPVWP to act as a carrier system for short lived PET radio-pharmaceuticals across the BBB within a reasonable time span is doubtful. However, further experiments have to be carried out to determine the potential of this peptide as transferrin receptor targeting carrier molecule for therapeutic agents. / Besides, and owing to the need for optimization of the synthetic procedures for 18F labeling of biologically-active peptides for clinical PET, we also investigated the possibility to synthesize a glucose based labeling synthon 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-[18F]fluoro-β-D-glucopyranoside, to radiolabel alkyne derivatized peptides with 18F using click chemistry. Our strategy would combine the advantages of carbohydration of peptides with the fast and efficient click reaction. We synthesized 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-O-p-toluene sulfonyl-β-D- glucopyranoside in an overall chemical yield of 80%, which served as a labeling precursor bearing an azide group ready for coupling to an alkyne derivative of a biologically active peptide by click chemistry and a p-toluene sulfonyl group ready for radio-labeling with 18F by a nucleophilic substitution reaction. The second compound was 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-fluoro-β-D-glucopyranoside in an overall chemical yield of 77%, which served as a reference compound to establish HPLC and TLC conditions for the radio-labeling experiments. Initial labeling experiments with nucleophilic 18F did not yield the desired 18F-labeled glucose derivative so far. We are currently taking efforts to radiolabel the precursor with 18F buy re-crystallizing the precursor several times as it was proven by HPLC that it still contains some impurities. These impurities can compromise the intended labeling reaction with 18F. / Un mécanisme proposé expliquant le transport par efflux présent dans la 'blood brain barrier' consiste en un système de transport membranaire assisté faisant intervenir des récepteurs spécifiques, par d'endocytose. Parmi les vésicules de transport proposées, les récepteurs de transferrine (TfR) sont considérés comme les plus attractives. A part la transferrine et l'anticorps pour clone MRC OX-26 (anticorps TfR anti-rat), il a été montré que des peptides sont aussi capables de se lier spécifiquement au récepteur de la transferrine, puis d'y être internalisé dans les cellules possédant les récepteurs à transferrine. Dans cette étude, nous avons évalué la possibilité du peptide 'THRPPMWSPVWP' marqué avec du 68G de s'internaliser dans des cellules humaines présentant les récepteurs TfR. Nous avons aussi évalué son potentiel de se comporter comme vecteur de transport de petites molécules à travers la 'blood brain barrier'. Nous avons utilisé des cellules endothéliales avec des récepteurs TfR. Pour prouver la validité du concept, nous avons synthétisé le peptide THRPPMWSPVWP, puis conjugué au fallypride de type D2, qui est un ligand avec une grande affinité pour les récepteurs du TfR. L'ensemble a été évalué par nos collaborateurs afin de vérifier l'affinité de liaison vis-à-vis des récepteurs du TfR. Ce conjugué à montré une grande affinité précités (Ki = 27 nM), malgré de fortes altérations au niveau de sa structure causées par la présence du peptide. Pour le marquage radioactif, le peptide THRPPMWSPVWP bioconjugué ci-dessus a été dérivé avec le p-SCN-Bn-NOTA et radio-marqué au 68Ga par nos collaborateurs. Les propriétés de ce peptide ont été étudiées en utilisant deux lignées cellulaires différentes présentant les récepteurs TfR, soit des cellules de type tumoral glial (U-87 MG) et des cellules carcinomes de côlon humain (HT-29), afin d'étudier le potentiel du peptide à se comporter comm / D'autre part, du fait de l'optimisation des procédures de synthèse pour le radio marquage au 18F de peptides biologiques actifs, dans le cadre d'études cliniques de 'PET', nous avons envisagé de synthétiser un nouveau synthon radio-marqué dérivant du glucose, le 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-[18F]fluoro-β-D-glucopyranoside, pour radio-marquer des dérivés de type 'alkyne', par la technique de 'click chemistry'. Notre stratégie combine les avantages du processus de 'carbohydratation' des peptides et de la réaction de 'click chemistry'. Nous avons synthétisé le 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-O- p-toluene sulfonyl β-D-glucopyranoside avec un rendement de 80%. Ce dernier possède un groupe p-toluène sulfonyle qui sert de précurseur pour radio-marquer la molécule au 18F par une réaction de substitution nucléophile, et présente également un groupement 'azide', permettant le couplage rapide avec un peptide actif possédant une fonction 'alkyne'. Le 2eme composé préparé est le 2,3,4-tri-O-acetyl-1-azido-6-fluoro-β-D-glucopyranoside, avec un rendement de 77%. Ce dernier servant de référence pour établir les conditions HPLC et par CCM nécessaires au radio-marquage. Les études préliminaires avec le 18F comme nucléophile n'ont pas conduit au composé de type 'glucose' radio-marqué au 18F. Nos efforts actuels se portent sur le radio-marquage du précurseur au 18F en recristallisant ce dernier. Il a été montré par HPLC que ce dernier contient des impuretés, qui empêcheraient le radio-marquage au 18F.

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-02, Section: B, page: 1279. Adviser: David N. Ruzic. Includes bibliographical references (leaves 145-155) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-02, Section: B, page: 1280. Adviser: George H. Miley. Includes bibliographical references (leaves 148-153) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2007. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-02, Section: B, page: 1301. Adviser: Brent J. Heuser. Includes bibliographical references (leaves 105-106) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.