Geçiş metalli nano ferrit alaşımlar için K X-ışını şiddet oranı üzerine kimyasal etkilerin incelenmesi ve bu alaşımların radyasyon soğurma kabiliyetlerinin değerlendirilmesi
Investigation of chemical effects on K X-ray intensity ratios for nano ferrit alloys with transition metals and evaluation of radiation absorption capabilities of these alloys
Yazar: UFUK PERİŞANOĞLU
Danışman: PROF. DR. LÜTFÜ DEMİR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının ilk bölümünde ZnFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4, CoFe2O4, MnFe2O4, Zn0,5Ni0,5Fe2O4, Zn0,5Co0,5Fe2O4 ve Zn0,5Mn0,5Fe2O4 nano-ferrit alaşımlarının, 3 Ci şiddetinde 241Am halka kaynaktan yayımlanan 59,54 keV ve 40 mCi 109Cd nokta kaynaktan yayımlanan 22,1 keV -ışınları ile uyarılarak bir HPGe detektörü ile K X-ışını emisyon spektrumları elde edildi. Elde edilen spektrumların değerlendirilmesi ile   şiddet oranları, yarı maksimumdaki tam genişlik (FWHM) değerleri, asimetri indeksi ( ), pik tepesi enerjileri ve kimyasal kaymaları ( ) alaşım etkisine bağlı olarak tespit edildi. Ayrıca alaşımlardaki Cu, Ni, Co, Fe elementleri için orbitallerdeki elektron sayısı değişimlerini belirlemek amacıyla hesaplanan   X-ışını şiddet oranları multikonfigürasyon Dirac-Fock (MCDF) hesaplamalarının sonuçları ile karşılaştırıldı. Elde edilen sonuçlara göre elementlerin saf hallerine göre alaşım formunda kristal yapısı, valans elektron yapısı, bağ çeşidi ve uzunluğuna bağlı olarak kimyasal kaymalar meydana geldiği gözlendi. Alaşımda bulunan elementin K X–ışını şiddet oranları ve 3d elektron yoğunluklarının, aynı alaşımda bulunan diğer elementin varlığından etkilendiği görüldü. Alaşımlarda genellikle elementlerin elektronegatifliklerine bağlı olarak yük transferi mekanizmasının baskın olduğu görüldü.
Çalışmanın ikinci kısmında; seçilen nano-ferrit alaşımların kütle soğurma katsayısı, etkin atom numarası ve etkin elektron yoğunluğu değerleri, transmisyon metodu kullanılarak 59,54 keV gamma enerjisi için tespit edildi. Bulunan deneysel değerler WinXCom yazılımı ile elde edilen teorik değerlerle birlikte değerlendirildi. Bu parametrelerin alaşımı oluşturan elementlerin konsatrasyonuna bağlı olarak değiştiği gözlendi. ZnFe2O4'ün seçilen alaşımlar içerisinde en iyi radyasyon soğurma kabiliyetine sahip olduğu bulundu.

Abstract:
In the first part of this thesis, K X-ray emission spectra of ZnFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4, CoFe2O4, MnFe2O4, Zn0,5Ni0,5Fe2O4, Zn0,5Co0,5Fe2O4 ve Zn0,5Mn0,5Fe2O4 nano-ferrite alloys have been obtained with a HPGe detector by inducing 59.54 keV and 22,1 keV -rays emitted from 3 Ci annular source 241Am and 40 mCi 109Cd point source. By evaluating the obtained spectra, the   X-ray intensity ratios, the full width at half maximum (FWHM) values, asymmetry index ( ), peak energies and chemical shifts ( ) were determined depending on the alloying effect. In addition, calculated   X-ray intensity ratios for determining the electron number changes in the orbitals for Cu, Ni, Co, Fe elements in the alloys were compared with the results of multiconfiguration Dirac-Fock (MCDF) calculations. According to the obtained results, compared to the pure states of the elements, it was observed that in the spectrum of the alloy form, chemical shifts occurred due to crystal structure, valence electron structure, bond type and length. It has been observed that the X-ray intensity ratios and the 3d electron densities of the element in the alloy are influenced by the presence of the other element in the same alloy. It has been observed that the charge transfer mechanism predominates mainly due to the electronegativity of the elements in the alloys.
In the second part of the study; The mass attenuation coefficient, effective atomic number and effective electron density values of the selected nano-ferrite alloys were determined for the 59.54 keV gamma energy using the transmission method. The experimental values were evaluated together with the theoretical values obtained by WinXCom software. It was observed that these parameters changed depending on the concentration of the alloying elements. ZnFe2O4 has the best ability to absorb radiation in selected alloys.