CaSO4'ün lüminesans malzemesi olarak geliştirilmesi amacıyla katkılanması ve karakteristiklerinin çalışılması
Doping of CaSO4 for development as a luminescence dosimeter and  study of its characteristics
Yazar: ŞEZA BEREKET
Danışman: PROF. DR. ZEHRA YEĞİNGİL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Bor bileşikleri = Boron compounds ; Kalsiyum sülfat = Calcium sulfate ; Lüminesans = Luminescence ; Radyometri = Radiometry ; Termolüminesans = Thermoluminescence

Özet:
Kalsiyum sülfat (CaSO4) kimyasal ve fiziksel özellikleri iyi bilinen bir maddedir ve radyasyon dozimetrisinde bir TL dozimetresi olarak da kabul edilmiştir. Kimyasal, yapısal ve termolüminesans özellikleri dışında, CaSO4 fosforlarının OSL özellikleri ile birlikte aktivasyon enerjileri hakkında çok az araştırma yapılmıştır. Bu nedenle bu çalışmada, CaSO4`ün kristal yapısında yeni tuzaklar ve rekombinasyon merkezleri oluşturabilmek amacıyla çöktürme yöntemi ile sentezleme sırasında Eu ve Tb katkı iyonları eklenerek CaSO4:Tb, Eu üretilmiş ve OSL dozimetresine uygunluğu çalışılmıştır. Sentezlenen örneklerin planlanan malzeme ile tutarlılığını kontrol etmek ve malzemenin kristalografisi ve morfolojisi hakkında fikir sahibi olmak için XRD ve SEM yöntemleri ile analiz edilmiştir. Ayrıca üretilen fazların fonksiyonel gruplarının titreşim modlarını gözlemlemek için FT-IR analizi ve sıcaklık ölçümü sırasında malzeme içindeki/üzerindeki kimyasal ve fiziksel değişimleri araştırmak için DSC ve TG analizleri kullanılmıştır. OSL sinyallerini elde etmek ve soğuk preslenmiş Eu, Tb katkılı CaSO4 pelletlerinin dozimetrik özelliklerini araştırmak için malzemelerin beta kaynağına (90Sr/90Y) maruziyetinden sonra tüm ölçümler Risø DA-20 Model TL/OSL okuyucu ile yapılmıştır. Doz-yanıt davranışı, yeniden kullanılabilirlik ve solma özellikleri gibi dozimetrik özelliklerin incelenmesinin yanı sıra, saptanabilir minimum doz, termal kararlılık ve okuma sıcaklığının etkisi de incelenmiş ve aktivasyon enerjileri belirlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışma CaSO4:Tb, Eu pelletlerinin dozimetrik özellikleri ile bir OSL dozimetresi olarak kullanılabileceğini göstermiş ve bu malzemenin dozimetrik amaçlara yönelik çalışmalarında literatüre ışık tutmuştur.

Abstract:
Calcium sulfate (CaSO4) is a well-known phosphor and has also been recognized as a useful TL material in radiation dosimetry. However, apart from its chemical, structural and thermal luminescence properties, not too many publications have been reported in the literature on the properties of OSL, particularly the activation energies of CaSO4 phosphors. Therefore, in this study, a sample of Eu- and Tb doped calcium sulfate was synthesized using the precipitation method to create new traps and recombination centers, and the properties of OSL were examined for applicability in radiation dosimetry. It was analyzed by XRD and SEM to ensure that it was successfully synthesized and to get an idea of the crystallography and microstructure morphology of the material. In addition, FT-IR analysis was used to observe the vibrational modes of the functional groups of the produced phases and DSC and TG analyzes were used to investigate the chemical and physical changes in the material during temperature measurement. To obtain OSL signals and to investigate the dosimetric properties of cold-pressed Eu- and Tb-doped CaSO4 pellets, the Risø TL/OSL reader model DA-20 was used.  The samples were exposed to the beta particles using the (90Sr/90Y) beta source equipped with this instrument. In addition to examining dosimetric properties such as dose-response, reusability and fading properties, the effects of minimum detectable dose, thermal stability and reading temperature were also investigated and activation energies were determined. This study shows that the dosimetric properties of CaSO4:Tb, Eu pellets are adequate for dosimetry and this material could be used widely in the future if it will be developed for dosimetric purposes.