Yüklü parçacıklar için bazı bileşiklerin durdurma gücü hesaplamaları
Stopping power calculations of some compounds for charged particles
Yazar: MUSTAFA ÇAĞATAY TUFAN
Danışman: PROF.DR. HASAN GÜMÜŞ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Moleküler saçılma = Molecular scattering

Özet:
Bu çalışmada çeşitli moleküllerin yüklü parçacıklar için durdurma gücühesaplamaları gerçekleştirildi. Durdurma gücü düşük ve yüksek enerji bölgesinde ayrıayrı incelendi. Düşük enerjilerde, Bohr hızında hareket eden protonlar için su ve metanmoleküllerinin durdurma gücü değerleri hesaplandı. Bu amaçla moleküler orbitalyaklaşımı modifiye Firsov teorisi ile birlikte kullanılarak hesaplamalar yapıldı. Molekülorbitalleri oluşturulurken, atomik baz fonksiyonları olarak Slater ve Gauss tipi dalgafonksiyonları kullanıldı. Elde edilen sonuçlar deneysel ve diğer teorik çalışma sonuçlarıile karşılaştırıldı. Yüksek enerji bölgesinde ise Be, B, O ve Si iyonları için Al2O3, CO2ve SiO2 moleküllerinin durdurma gücü değerleri hesaplandı. Hesaplamalarda, Betheteorisi temel alınarak birinci Born yaklaşımında gelen iyonun bağlı elektron ve hedefindış kabuk elektron sayılarına bağlı olarak türetilen durdurma gücü ifadesi Braggtoplama kuralında kullanılarak moleküler hedeflerin durdurma güçleri hesaplandı.Gelen iyonun bağlı elektron sayısı, hedef atomun dış kabuk elektron sayısı ve etkinortalama uyarma potansiyeli Thomas-Fermi ve Thomas-Fermi-Dirac-Weizsäckermodellerine göre yazılan elektronik yük yoğunlukları ile hesaplandı. Thomas-Fermimodeline göre yapılan hesaplamalarda Ziegler ve Tietz perdeleme fonksiyonlarıkullanıldı. Elde edilen sonuçlar literatürdeki teorik ve deneysel veriler ile karşılaştırıldı.Anahtar kelimeler: Durdurma Gücü, Firsov Teorisi, Moleküler Orbitaller,Bethe Teorisi, SALC, TFDW

Abstract:
In this work, stopping power calculations of various compounds for chargedparticles were calculated. The stopping power was separately investigated in both lowand high energy regions. In low energy region, the stopping power values of water andmethane for protons moving with Bohr velocity were calculated. For this purpose, thethe calculations were done by using molecular orbital approximation together withmodified Firsov theory. Slater and Gauss type wave functions were used as atomic basefunctions to construct the molecular orbitals. The results obtained here were comparedwith the related experimental and theoretical results. In high energy region, stoppingpower values of Al2O3, CO2 and SiO2 for Be, B, O and Si ions were calculated. Thestopping power values of molecular targets were calculated with Bragg sum rule byusing the stopping power expression which is based on Bethe theory in the first Bornapproximation. This expression is given in terms of number of electrons bound to theprojectile and number of outer shell electrons in the target. The number of electronsbound to the projectile, the number of outer shell electrons in the target and effectivemean excitation energy were calculated referring to the electronic charge density whichis estimated from both Thomas-Fermi and Thomas-Fermi-Dirac-Weizsäcker models.Ziegler?s and Tietz?s screening functions were used for Thomas-Fermi model and theresults were compared with the theoretical and experimental data in literature.Keywords: Stopping Power, Firsov Theory, Molecular Orbitals, Bethe Theory,SALC, TFDW.