TL dozimetre sistemlerinin olasılıklı yöntemlerle modellenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÖMER GÜNDÜZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MEHMET TOMBAKOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kişisel doz takibi için termolüminesans dozimetreler (TLD) 1960'ların ortalarından itibaren çalışılmakta olmasına rağmen, otomatik sistemler ve yüksek kalitede TLD kristallerinin üretilmesiyle son 25 yılda yaygınlaşmaya başlamıştır. TLD'ler, geniş doz aralıkları, küçük fiziksel boyutları, yüksek gerilim ve kablo ihtiyacı olmaması ve doku eşdeğeri özelliklerinin getirdiği avantajlar nedeniyle doz takibinde sıklıkla kullanılmaktadır. Dozimetrik kristalin radyasyona maruz kalmasından itibaren, dozimetri amaçlı uyarılarak yaptığı ışıma yoluyla içerisinde depolanan enerjinin belirlenmesine kadar olan tüm süreçler, belirli olasılık fonksiyonlarıyla ifade edilebilen yapıdadır. Kristalin hazırlanışı, malzeme özellikleri, ışınlama, ışıma eğrilerinin eldesi ve doz değeri tespiti süreçleri kaotik özellikler sergiler. Dozimetri sistemi ile elde edilen doz değeri, ortalama değerin etrafında bir dağılım fonksiyonu üzerinde herhangi bir noktada olabileceği ve nihayetinde içsel belirsizlikler içerebileceği için; uluslararası standartlar, dozimetri sistemlerini, ancak ölçüm sonuçlarının kabul edilebilir bir aralık içinde kalması koşuluyla uygun bulur. Bu çalışmada, TL süreci, kristalin radyasyona maruz kalması ile gerçekleşen "doldurma" işleminden başlayarak modellenmiştir. Geliştirilen yöntem TLD'lerin okunması işlemine karşılık gelen "boşaltma" işlemini de içermektedir. Boşaltma işleminde kullanılan sistemlerin de eklenmesi ile TL dozimetre işlemindeki tüm süreçlerin dahil edildiği ve herhangi bir deneysel belirsizlik içermeyen bir model elde edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde bakır katkılı lityum tetraborat (LBO; Li2B4O7:Cu) kristali farklı dozlarda ışınlanmış ve ısıtılarak ışıma eğrisi elde edilmiştir. LBO, TLD-802 tipi ticari TL dozimetrede kullanılır. Çalışmanın ikinci bölümü ise TL kinematiğinin olasılıksal çözümü için yeni bir algoritma geliştirilmesini kapsamaktadır. TL mekanizmasının kinetiği mümkün olan en kapsamlı biçimde ele alınmış ve elektron-deşik çiftlerin oluşumu, bu parçacıkların iletim bandı, valens bandı, tuzaklar ve yeniden birleşme merkezleri arasındaki davranışına yönelik genel bir olasılıksal model oluşturulmuştur. Söz konusu algoritma ile, lüminesans kinematiğini tanımlayan ve kristale özgü olan lüminesans parametreleri kullanılarak LBO için ışıma eğrileri elde edilmiştir. Ardından, deneysel veriler ve hesaplama sonuçları arasındaki farkı minimuma indiren bir genetik algoritma yazılımı ile kristalin lüminesans parametrelerinin belirlenmesi için optimizasyon yapılmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada, genetik bir algoritmadan yararlanarak, lüminesans parametrelerinin optimizasyonu için bir Monte Carlo benzeşim algoritması geliştirilmiştir. Bu algoritmanın lüminesans kinematiğini modelleme yeteneği gösterilmiş ve ilgili parametreler hesaplanmıştır. Böylece, LBO kristali için, TLD'lerin kinetik modellenmesinde kullanılan basitleştirmeyi içermeyen, deneysel koşullar ile çevresel etmenlerden arındırılmış, tamamen sistemin stokastik dinamiklerini yansıtan bir benzeşim yöntemine ulaşılmıştır. Bu yol ile kristalin dozimetrik özellikleri ve sönümlenme özellikleri çalışılmış ve lüminesans kuantum verimi tayin edilmiştir. Geliştirilen yöntem farklı TL kristallerine uygulanarak lüminesans parametreleri elde edilebilir.