Cerrobend alaşımına bor bileşiği katkılanarak yüksek enerjili X ışınlarına karşı yeni bir zırhlama malzemesinin geliştirilmesi
The development of a new shielding material against high energy X-rays by adding boron compound to cerrobend alloy
Yazar: MERYEM CANSU ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. KAAN MANİSA
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nükleer fizik = Nuclear physics ; Tıbbi fizik = Medical physics

Özet:
X ışınları keşfinden sonra, iyonize radyasyonun yaygın kullanımı radyasyona bağlı biyolojik hasarların ortaya çıkmasına neden oldu. Bu nedenle, radyasyondan korunma amacı ile zırhlama yöntemleri ve malzemeleri oldukça önem kazandı. Bu doktora tez çalışmasında, geliştirilen ''Zırh Hesabı Programı'' kullanılarak B4C ve cerrobend alaşımının karışımı için dört farklı blok üretildi. Bu blokların zırhlama performansları dozimetrik ve radyobiyolojik yöntemlerle analiz edildi. Ölçümler sırasında lineer hızlandırıcıda üretilen 6 MV ve 15 MV enerjili X ışınları kullanıldı. Dozimetrik ölçümlerden elde edilen yarı değer kalınlığı, ortalama serbest yol, toplam atenuasyon katsayısı ve lineer soğurma katsayısı değerleri analiz edildi. Blok 2'nin (Cerrobend + 2,5 gr B4C) tüm bloklar içerisinde en başarılı zırhlama parametrelerine sahip olduğu gözlemlendi. Dozimetrik sonuçlar, tüm bloklar için bütün enerji değerlerinde literatür ile uyumlu ve istatistiksel olarak anlamlı bulundu. Radyobiyolojik analizler sırasında insan fibroblast hücresi kullanıldı ve zırhlama performansının analizi için MTT yöntemi kullanıldı. 6 MV X ışınları ile yapılan ışınlamada Blok 2 için hücrelerin sağkalım oranı %87,6859 bulunurken, 15 MV X ışını için %46,3789 olarak ölçüldü. Blok 2 için elde edilen sağkalım oranları diğer tüm bloklardan yüksekti. Son olarak fayda maliyet analizinde Blok 2'nin diğer bloklardan daha başarılı olduğu gözlemlendi. Aynı zamanda elde edilen tüm sonuçlar, literatürdeki veriler ile karşılaştrılıdığında Blok 2'nin yenilikçi bir zırh malzemesi olmaya aday olduğunu göstermiştir.

Abstract:
After the discovery of X-rays, the widespread use of ionizing radiation led to the emergence of radiation-induced biological damage. For this reason, shielding methods and materials have gained great importance for radiation protection. In this doctoral thesis, four different blocks were produced for the mixture of B4C and cerrobend alloy using the "Shielding Calculation Program" developed. The shielding performances of these blocks were analyzed by dosimetric and radiobiological methods. During the measurements, X-rays with 6 MV and 15 MV energies produced in the linear accelerator were used. Half value thickness, mean free path, total attenuation coefficient and linear absorption coefficient values obtained from dosimetric measurements were analyzed. It was observed that Block 2 (Cerrobend + 2,5 gr B4C) had the most successful shielding parameters among all blocks. Dosimetric findings were found to be statistically significant and consistent with the literature for all energy values for all blocks. Human fibroblast cell was used during the radiobiological analyzes and MTT method was used for the analysis of the shielding performance. In irradiation with 6 MV X-rays, the survival rate of the cells for Block 2 was 87.6859%, while it was 46.3789% for 15 MV X-rays. Survival fraction for Block 2 were higher than for all other blocks. Finally, it was observed that Block 2 was more successful than other blocks in the cost-benefit analysis. The obtainend showed that Block 2 is a candidate to be an innovative shielding material.