Bazı Biyolojik Materyallerde Enerji Transferi ve Durdurma Gücü

Abstract

iiiBAZI BİYOLOJİK MATERYALLERDE ENERJİTRANSFERİ VE DURDURMA GÜCÜÖZETBu çalışmada, 20 eV-1 MeV enerji aralığında gelen elektronlar için bazıbiyolojik materyallerdeki durdurma gücü (SP), ortalama serbest yol (MFP),straggling ve sürekli yavaşlama yaklaşımı (CSDA)-menzili değerlerininhesaplanmasını sağlayan bir yöntem geliştirildi. Bunun için önce, Inokutitarafından verilen inelastik diferansiyel tesir kesiti ifadesinde, genelleştirilmişosilatör şiddeti (GOS) modeli kullanıldı ve değiş-tokuş düzeltmesi uygulandı.Sonra, K kabuğu osilatör şiddeti, valans kabuğu kısmi iyonlaşma potansiyeli(PMIP) ve yarı deneysel ayarlanabilir çarpan a hesaplandı. Söz konusuhesaplarda kullanılan optik osilatör şiddeti (OOS) nin doğruluğu a) Bethe-toplama kuralı ( f -toplamı), b) ortalama uyarma enerjisi (MIE) değerleri yarı-deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırılarak kontrol edildi.Bu çalışmada ortaya konan hesaplama yöntemine uygun olarak,elektronların düşük atom numaralı H, C, N, O gibi hedeflerdeki ve bazı biyolojikmaddelerdeki durdurma gücü, ortalama serbest yol ve straggling değerlerini vedurdurma gücü değerlerinden menzili hesaplayabilen bir bilgisayar programıgeliştirildi. Çalışmada ayrıca, DNA molekülleri (sitizo-guanin ve timin-adenin),adenin, guanin, sitozin, timin gibi biyolojik hedeflere, 20 eV-1 MeV enerjiaralığında gelen elektronlar için, i) durdurma gücü ii) ortalama serbest yol, iii)CSDA-menzili değerleri elde edildi. Elde edilen bu sonuçlar, literatürdekideneysel ve teorik sonuçlarla ve NEA dan sağlanan PENELOPE programısonuçları ile karşılaştırıldı. Tez sonuçlarının, diğer teorik ve deneysel sonuçlarlave PENELOPE programı sonuçları ile iyi uyuştuğu ve düşük enerjilerde (< 500eV) ortalama serbest yol ve CSDA menzili sonuçlarının deneysel verilerlePENELOPE programı sonuçlarından daha iyi uyuştuğu görüldü.Keywords: Elektron durdurma gücü, Elektron ortalama serbest yol, ElektronCSDA-menzili, Genelleştirilmiş osilatör şiddeti (GOS), Değiş-tokuş düzeltmesi,Bragg toplama kuralı.* Bu program OECD NEA Komputer Program Servisi (www.nea.fr) tarafından sağlanmıştır.ivENERGY TRANSFER AND STOPPING POWERON SOME BIOLOGICAL MATERIALSABSTRACTIn this study, a method to calculate the stopping power (SP), the mean freepath (MFP), the straggling and the continuous slowing down approximation(CSDA) range in biological material for incident electrons with the energy in the20 eV-1 MeV energy range are improved. For this aim, firstly, the generalizedoscillator strengths (GOS) model are used in the inelastic differential crosssection (IDCS) given by Inokuti (1971), and exchange expression is includedthe IDCS obtained. Then, K shell oscillator strength, valence shell partial meanionization potential (PMIP) and the semi-empirical adjustment factor a arecalculated. The consistency of the optical oscillator strengths (OOS) have usedin this calculations, are checked by a) the Bethe sum rule, f â sum , and b) thevalues of the mean Ionization energy (MIE), I , comparing with experimentaldata and theoretical results.According to the improved calculation method in this study, a computerprogram to calculate the stopping power, the mean free path and the stragglingand the CSDA-range has been developed for incident electrons in low atomicnumber targets, such as H, C, N, O, and some biological materials. In addition,for biological targets such as DNA molecules (cytosine-guanine, thymine-adenine), adenine, guanine, cytosine, thymine: i) the stopping power, ii) themean free path and CSDA-range, are also calculated for incident electrons in20 eV- 1 MeV energy range. The obtained this results are compared withexperimental data and theoretical results in literature and PENELOPE code*results provided from the NEA. It is shown that the results of the thesis agreewell with experimental data, theoretical results and PENELOPE code* resultsand results of the mean free path and the CSDA-range agree well withexperimental data better than PENELOPE code* results for low energies (< 500eV).Keywords: Electron stopping power, mean free path, generalized oscillator strength,CSDA-range, exchange correction, Bragg?s rule.*This program was provided by OECD NEA Computer Program Service (www.nea.fr).