Yüklü Parçacıklar için Bazı Bileşiklerin Durdurma Gücü Hesaplamaları

Abstract

Bu çalışmada çeşitli moleküllerin yüklü parçacıklar için durdurma gücü hesaplamaları gerçekleştirildi. Durdurma gücü düşük ve yüksek enerji bölgesinde ayrı ayrı incelendi. Düşük enerjilerde, Bohr hızında hareket eden protonlar için su ve metan moleküllerinin durdurma gücü değerleri hesaplandı. Bu amaçla moleküler orbital yaklaşımı modifiye Firsov teorisi ile birlikte kullanılarak hesaplamalar yapıldı. Molekül orbitalleri oluşturulurken, atomik baz fonksiyonları olarak Slater ve Gauss tipi dalga fonksiyonları kullanıldı. Elde edilen sonuçlar deneysel ve diğer teorik çalışma sonuçları ile karşılaştırıldı. Yüksek enerji bölgesinde ise Be, B, O ve Si iyonları için Al2O3, CO2 ve SiO2 moleküllerinin durdurma gücü değerleri hesaplandı. Hesaplamalarda, Bethe teorisi temel alınarak birinci Born yaklaşımında gelen iyonun bağlı elektron ve hedefin dış kabuk elektron sayılarına bağlı olarak türetilen durdurma gücü ifadesi Bragg toplama kuralında kullanılarak moleküler hedeflerin durdurma güçleri hesaplandı. Gelen iyonun bağlı elektron sayısı, hedef atomun dış kabuk elektron sayısı ve etkin ortalama uyarma potansiyeli Thomas-Fermi ve Thomas-Fermi-Dirac-Weizsäcker modellerine göre yazılan elektronik yük yoğunlukları ile hesaplandı. Thomas-Fermi modeline göre yapılan hesaplamalarda Ziegler ve Tietz perdeleme fonksiyonları kullanıldı. Elde edilen sonuçlar literatürdeki teorik ve deneysel veriler ile karşılaştırıldı. Anahtar kelimeler: Durdurma Gücü, Firsov Teorisi, Moleküler Orbitaller, Bethe Teorisi, SALC, TFDW

In this work, stopping power calculations of various compounds for charged particles were calculated. The stopping power was separately investigated in both low and high energy regions. In low energy region, the stopping power values of water and methane for protons moving with Bohr velocity were calculated. For this purpose, the the calculations were done by using molecular orbital approximation together with modified Firsov theory. Slater and Gauss type wave functions were used as atomic base functions to construct the molecular orbitals. The results obtained here were compared with the related experimental and theoretical results. In high energy region, stopping power values of Al2O3, CO2 and SiO2 for Be, B, O and Si ions were calculated. The stopping power values of molecular targets were calculated with Bragg sum rule by using the stopping power expression which is based on Bethe theory in the first Born approximation. This expression is given in terms of number of electrons bound to the projectile and number of outer shell electrons in the target. The number of electrons bound to the projectile, the number of outer shell electrons in the target and effective mean excitation energy were calculated referring to the electronic charge density which is estimated from both Thomas-Fermi and Thomas-Fermi-Dirac-Weizsäcker models. Ziegler?s and Tietz?s screening functions were used for Thomas-Fermi model and the results were compared with the theoretical and experimental data in literature. Keywords: Stopping Power, Firsov Theory, Molecular Orbitals, Bethe Theory, SALC, TFDW.