Diş minesi örneğinin elektron spin rezonans (ESR) yöntemi ile paramanyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of paramagnetic properties of tooth enamel sample using electron spin resonance (ESR) method
Yazar: FATİH KARABULUT
Danışman: PROF. DR. YUSUF CEYLAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Hidroksiapatit, diş minesinin mineral kısmının ana bileşenidir. Bu yapıda karbonat iyonları gibi bazı safsızlıklar kuvvetli bir şekilde gözlenebilir. İyonlaştırıcı radyasyon hidroksiapatit tarafından emildiğinde, radyasyondan dolayı birkaç paramanyetik tür oluşabilir. Bu nedenle, bu radikal türlerinin hidroksiapatit yapısındaki değişikliklerdeki rolünü anlamak için çeşitli spektroskopik teknikler kullanılmaktadır. Elektron spin rezonans (ESR), paramanyetik radikalleri araştırmak için kullanılan bir manyetik rezonans tekniğidir. Radyasyona bağlı radikallerin konsantrasyonu genellikle radyasyon dozu ile orantılıdır ve ESR bu radikalleri ölçmek için kullanılan en hassas yöntemlerden biridir. 
Bu çalışmada, gama ışınları ile ışınlanmış arkeolojik diş minesi üzerinde ESR analizleri yapılmış ve paramanyetik radikaller belirlenmiştir. Burada, uygun ESR ölçümlerinin yapılabilmesi amacıyla diş minesi numunesi mineyi ayırma, temizleme ve mekanik olarak öğütme aşamalarını içerecek şekilde hazırlanmıştır. Numune hazırlama işleminden sonra elde edilen mine parçaları 60Co-gamma kaynağı ile yapay olarak ışınlanmış ve daha sonra elde edilen uygun spektrometre koşulları ile X-Band ESR spektrometresi kullanılarak oda sıcaklığında spektrumları kaydedilmiştir. Elde edilen tüm spektrum sonuçları, ışınlama ile diş minesinde anizotropik g değerlerine ve eksensel bir simetriye sahip kararlı CO2- radikalinin oluştuğunu göstermiştir. Ayrıca, ESR spektrumları, radikal merkezinden kaynaklanan sinyal genliklerinin radyasyon dozlarının bir fonksiyonu olarak büyüdüğünü ortaya çıkarmıştır.

Abstract:
The hydroxyapatite is the main constituent of the mineral part of tooth enamel. In this structure, some impurities such as carbonate ions can be observed strongly. When ionizing radiation is absorbed in hydroxyapatite, several paramagnetic species can occur due to radiation. So, various spectroscopic techniques are used to the understanding of the role of these radical species in the changes of hydroxyapatite structure. The electron spin resonance (ESR) is a magnetic resonance technique which is used to investigate the paramagnetic radicals. The concentration of radiation-induced radicals is generally proportional to the radiation dose and ESR is the most sensitive method to measure these radicals.
In this work, ESR analyses were performed on gamma irradiated archaeological tooth enamel and paramagnetic radicals were determined. For this purpose, tooth enamel sample was prepared for making suitable ESR measurements with including the following steps: separation, cleaning and grinding mechanically enamel. After sample preparation, obtained samples were irradiated by 60Co-gamma source artificially and then ESR measurements were carried out at room temperature using X-Band ESR spectrometer with obtained optimal spectrometer conditions. The results of all obtained spectra showed that the stable CO2- radical which has anisotropic g values and an axial peak was generated in the tooth enamel by irradiation. Moreover, the ESR spectra revealed that the signal amplitudes due to the radical center were growing up as a function of radiation doses.