EPR dozimetrisi olabilecek maddelerin incelenmesi
Investigation of EPR dosimeter candidate materials
Yazar: MUSTAFA ÇEMBERCİ
Danışman: PROF. DR. RECEP TAPRAMAZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Doz-cevap ilişkisi-radyasyon = Dose-response relationship-radiation ; Elektromanyetik radyasyon = Electromagnetic radiation ; Elektron spin rezonans spektroskopisi = Electron spin resonance spectroscopy ; Gama radyasyonu = Gamma radiation ; Nükleer radyasyon = Nuclear radiation

Özet:
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.

Abstract:
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.