Epr Dozimetrisi Olabilecek Maddelerin İncelenmesi

Abstract

EPR spektroskopisinin dozimetre amacıyla kullanılabilme fikri 1980'li yıllarda ortaya çıkmıştır. Alanin ve ardından diş minesinin standart EPR dozimetresi olarak kabulünden sonra özellikle son yıllarda çok farklı maddelerin dozimetre olarak kullanılabilirliği üzerindeki araştırmalar artmıştır. Bu tez çalışmasında, bazı kimyasalların ve minerallerin EPR dozimetresi olarak kullanılabilirliği üzerinde belirleyici bir ön araştırma yapılmıştır. İncelenen maddelerden potasyum persülfat (K2S2O8) hem düşük enerjilerde ve hem de yüksek enerjilerde radyasyonla SO# $ − SO# $ biradikali oluşturması ve kararlılığı ile öne çıkmaktadır. Diğer maddelerden potasyum metabisülfit (K2S2O5), sülfanilik asit (C6H7NO3S), 4-toluosülfanohidrazid (CH3C6H4SO2NHNH2) gibi kükürt içeren çeşitli bileşiklerde oluşan radikaller daha kısa ömürlü olmalarına rağmen dozimetre olabilirlikleri incelenmiştir. Bunların dışında doğal kuvars ve gül kuvars radyasyona karşı duyarsız iken işlenmiş kuvars (fused quartz) ve borosilikat cam (payreks) bütan gazı ile işlendiği için radyasyona duyarlıdır. Kızılırmak alüvyonları içinde bulunan katkılı doğal silika olan kırmızı renkli mineral numune Aktif Karadeniz Fay hattında oluştuktan sonra Kızılırmak tarafından Karadeniz'e doğru sürüklenmiş olmalıdır. Bu mineral içinde gözlenen organik radikaller, muhtemelen doğal radyasyonla oluştuktan sonra silika içindeki kafeslerde yüzyıllar mertebesinde tuzaklanmaktadırlar. Bu radikaller ilave radyasyonla artmaktadırlar. Bu nedenle bu mineral, laboratuvarda üretilebildikleri takdirde oldukça iyi bir EPR dozimetresi ve yaş tayini materyali olarak görünmektedir. Numuneler 40 kGy doza kadar değişen dozlarda Co-60 kaynağından yayınlanan gama radyasyonuna maruz bırakılmış, ayrıca potasyum persülfat 1 ile 8 saat aralığında (700 kW) Xe lambasından kaynaklanan UV radyasyonuna maruz bırakılmışlardır. Numunelerin doz cevapları, suni yaşlandırmayla radikallerin kararlılıkları incelenerek raporlanmıştır. Bu yolla incelenen maddelerin dozimetre ve yaş tayini için kullanılabilirlik özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır.

It is the 1980's that the idea of 'EPR spectroscopy can be used as dosimeter' first emerged. The acceptance of alanine and tooth enamel as standards of EPR dosimeter opened the way for researches to use different materials as dosimeters and as a consequence large number of papers were published. Dose accumulating capability of EPR Dosimeter materials when exposed to ionizing radiations, for example in medical radiology, food irradiations, archaeological and even more geological aging applications, increased the works on EPR dosimetry studies. In this work, EPR dosimetric properties of chemical materials and minerals mentioned below, are investigated. Potassium persulfate, (K2S2O8), is sensitive for both low and high energy radiations. The produced SO# $ − SO# $ biradical is highly stable and a good candidate for EPR Dosimetry. Other sulfur containing materials, namely potassium metabisulphite, (K2S2O5), sulfanilic acid, (C6H7NO3S), 4- toluosulfanohydrazid, (CH3C6H4SO2NHNH2), produce different and well defined radicals with shorter lifetimes and hence are not stable for long time dosimetric and aging applications, but can be evaluated for EPR dosimetric applications of several weeks and months. In this thesis study, radical structures formed with various compounds such as potassium persulfate (K2S2O8), potassium metabisulphite (K2S2O5), sulfanilic acid (C6H7NO3S), 4-toluosulfanohydrazide (CH3C6H4SO2NHNH2), fused quartz when exposed to radiation, their behavior was examined. In addition, it was subjected to artificial aging process and its extinctions were investigated. In addition, radical structures formed due to radiation and their behaviors at different temperatures were investigated on the red stone sample, which is also a natural silica compound.