An investigation of photon interference parameters in aluminium oxide and  aluminium titanate samples
Alüminyum oksit ve alüminyum titanat örneklerinde foton etkileşim parametrelerinin incelenmesi
Yazar: ÖZKAN BAYHATUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİMET ZAİM
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Son yıllarda radyoizotop kullanımının çeşitli alanlarda hızla artması, nükleer çalışmalarda radyasyondan korunma probleminin de bir araştırma konusu olarak öne çıkmasına neden olmuştur. Literatürde farklı elementlerin; doğal veya yapay bileşiklerin, kompozitlerin radyasyonu zayıflatma özellikleri açısından incelendiği çalışmalara sıkça rastlamak mümkündür. Radyasyonun yıkıcı etkilerine karşı korunmak için yeni malzemelerin keşfi, günümüzde, önemli bir araştırma konusudur. Bu projede, bu amaçla alüminyum oksit ve alüminyum titanat bileşiklerinin zırhlama malzemesi olarak, özellikleri incelemiştir.
Numunelerimiz mikrometre ve nanometre boyutlarındaki alüminyum oksit ve alüminyum titanat tozlarıdır. Bu numuneler toz olarak ve sıkıştırılmış diskler olarak incelendi.
Bu çalışmada numuneler dar demet geometrisinde, gama transmisyon (geçiş) tekniği kullanılarak incelenmiştir. Gama geçiş tekniği; kullanılan gama kaynağının radyasyon yoğunluğunun, detektör tarafından ölçülen, örneksiz ve örnekli, ölçümlerinin oranına dayanır. 
Malzemelerin gama radyasyonunu zayıflatmasına ilişkin farklı parametrelerinin deneysel olarak tespitine çalışılmıştır. Lineer zayıflatma katsayıları radyasyondan korunma açısından malzemelerin önemli bir özelliğidir. Kütle zayıflatma katsayıları ise, malzemelerin yoğunluğundan bağımsız olduğu için kullanımı daha uygundur. Bu çalışmada, numunelerin lineer ve kütle zayıflatma katsayıları ölçülmüştür. Teorik kütle zayıflatma katsayıları "Photon Cross Section Database" XCOM bilgisayar kodu kullanılarak elde edilmiştir. Deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılmış ve sonuçlar literatürdeki çalışmalarla değerlendirilmiştir.
Malzemelerin gama radyasyonunu zayıflatma etkisini tanımlayan diğer iki parametre; yarı-değer kalınlığı ve onda-bir değer kalınlığı olup, numunelerin lineer zayıflatma katsayıları kullanılarak hesaplanmıştır. 
Alüminyum bileşiklerinin boyutları mikrometre ve nanometre mertebesindedir ve Trakya Üniversitesi, Teknoloji Araştırma ve Geliştirme Uygulama ve Araştırma Merkezi (TÜTAGEM)' de, hidrolik soğuk pres ("Füzyon Frekansı " markası, 40 kPa) yöntemi kullanılarak,  alüminyum bileşiklerinden diskler hazırlanmıştır. Numuneler 1173.2 keV ve 1332.5 keV gama enerjilerine sahip Co-60 ve 661.7 keV gama enerjisine sahip Cs-137, gama kaynakları kullanılarak incelenmiştir. Ölçümler (sayımlar) 3x3 inches NaI (TI) içeren, sintilasyon detektörü (çok kanallı bir analizörün 13384 kanallı) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.  
Bu çalışmada alüminyum Oksit ve alüminyum titanat numuneleri hem toz hem de disk olarak incelendi. Toplam lineer ve kütle zayıflatma katsayıları, yarı-değer (HVL) ve onda-bir değer (TVL) kalınlıkları deneysel olarak hesaplandı, sonuçlar literatür ile karşılaştırıldı.

Abstract:
Increasing widespread usage of radioisotopes in recent years created a protection problem and the shielding became important as a solution. We conduct a literature search to obtain radiation attenuation properties of some materials. Elements, natural or artificial compounds, composites have been searched. The discovery of novel materials that are needed to protect against the destructive effects of radioactivity is important. In order to reach this aim, aluminium oxide and aluminium titanate have been investigated in this project, to determine their suitability to be used as shielding materials. 
Our samples, aluminium oxide and aluminium titanate, are powder and their dimensions are in the scale of micrometre and nanometre. These samples were examined as powder and also as compressed tablets.  
In this study samples were studied using gamma transmission technique with narrow beam. Gamma transmission technique is based on the ratio of measured radiation from the gamma source without sample and with sample.
The different parameters related to gamma radiation attenuation of the materials were studied. The linear attenuation coefficients is an important property of materials in terms of radiation protection. The mass attenuation coefficient also more convenient, as it is independent of density of material. In this study, the linear and mass attenuations coefficients of the samples were measured. The theoretical mass attenuation coefficients were obtained by using "Photon Cross Section Database" (XCOM) computer code. The experimental and theoretical results will be compared and results will be evaluated by using the literature.  
The parameters that describes effectiveness of gamma ray shielding of materials are the half value layer and tenth value layer, also were calculated from the linear attenuation coefficients for studied samples. 
Aluminium composite samples with different sizes of particles (micron to nano meter) will be prepared with a hydraulic cold press ("Fusion Frequency" brand, 40 kPa) at Trakya University, Technology Research and Development Application and Research Center (TÜTAGEM). These samples were investigated against 1173.2 keV and 1332.5 kev gamma lines of Co-60 and 661.7 keV of Cs-137 gamma radioisotope sources. The sample counting procedures were carried out using gamma ray spectrometry consisting of a 3x3 NaI(Tl) detector to a 13384-channel multichannel analyser.
We investigated the total linaer and mass attenuation coefficients, half value (HVL) and tenth value layers (TVL) of aluminium oxide and titanate