Nadir toprak elementi ve geçiş metali katkılı Si ve Ca bazlı malzemelerin lüminesans özelliklerinin incelenmesi
Investigation of luminescence properties of rare earth elements and transition metals doped Si and Ca based materials
Yazar: KEMAL FIRAT OĞUZ
Danışman: PROF. DR. TURGAY KARALI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Termal uyartımlı lüminesans malzemeler, iyonize radyasyon doz ölçümlerinde önemli bir araçtır. Son yıllarda personel, klinik, çevresel ve uzay dozu ölçümlerindeki avantajları nedeniyle, daha verimli TL dozimetrelerin üretilmesi için birçok çalışma gerçekleştirilmektedir. Yeni TL malzeme sentezi ve bu malzemelerin lüminesans ve dozimetrik özelliklerinin belirlenmesi, bu malzemeler ile uygulamalarda, doğru doz ölçümlerinin gerçekleştirilebilmesinde önem teşkil etmektedir. 
Bu tez çalışmasında, yeni üretilmiş CaCO3:Tm, CaB4O7:Mn, CaSO4:Cu,Tm ve CaSiO4:Cu malzemelerinin lüminesans özellikleri ile dozimetrik özellikleri, beta, gama, X-ışını, UVB (312 nm) ve UVC (254 nm) radyasyon kaynakları kullanılarak incelenmiştir. Dozimetrik bir malzemenin aktivasyon enerjisi (E), frekans faktörü (s) ve kinetik mertebesi (b) gibi tuzak parametrelerinin değerlerinin belirlenmesi, malzemenin örgü yapısındaki tuzaklar hakkında daha ayrıntılı bilgi sahibi olmamızı sağlayabilmektedir. Bu çalışmada, kullanılan dozimetrik malzemelerin tuzak parametrelerinin belirlenebilmesi için farklı ısıtma hızı metodu, izotermal bozunma metodu ve pik şekli metodu yöntemleri kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, dozimetrik malzemelerin kararlılık, sönümleme, PTTL, duyarlılık ve doz cevabı gibi dozimetrik özellikleri de incelenmiştir.
Bununla birlikte, yeni sentezlenmiş dozimetrik malzemelerin kristal yapı analizleri ve emisyon spektrumları X-ışını kırınımı (XRD), Radyolüminesans (RL) ve fotolüminesans (PL) teknikleri kullanılarak incelenmiştir.
Çalışmada kullanılan %1 Mn katkılı CaB4O7 ve CaSO4:Cu,Tm dozimetrik malzemeleri ile elde edilen TL sonuçları doğrultusunda, bu malzemelerin uzay ve  klinik doz alanlarında (0-20Gy) kullanımlarının uygun olabileceği sonucuna varılmıştır. Bunlara ek olarak, CaCO3:Tm, CaB4O7:Mn (%3) ve CaSiO4:Cu malzemelerinin yüksek hassasiyet ve kararlılıklarından dolayı tarihleme, çevresel ve personel doz (~1-10µGy) uygulama alanlarında kullanılabilme potansiyellerinin oldukları belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: TL, CaCO3:Tm, CaB4O7:Mn, CaSO4:Cu,Tm, CaSiO4:Cu

Abstract:
Thermally stimulated luminescence materials have been an important tool in measuring the ionizing radiation dose. Due to some advantages of the thermoluminescence dosimeters in the field of personal, clinical, environmental and space applications, many studies have been carried out to produce more efficient TL dosimeters in recent years. Determination of luminescence properties and dosimetric characteristics of newly systhesized TL materials are very important in order to obtain correct results in dose assessment studies.
In this thesis, luminescence properties and dosimetric characteristics of recently synthesized CaCO3:Tm,  CaB4O7:Mn, CaSO4:Cu,Tm and CaSiO4:Cu materials have been investigated using beta, gamma, X-ray, UVB (312 nm) and UVC (254 nm) radiation sources. Determination of the trap parameter values of a dosimetric material such as activation energy (E), frequency factor (s) and kinetic order (b) enables one to gather more information about the traps in the lattice structure of the material. In this study, variable heating rate method, isothermal decay method and peak shape methods were used for determination of trap parameters of the dosimetric materials used. In addition, some dosimetric characteristics such as sensitivity, dose response, fading, PTTL and stability of dosimetric materials were investigated. In addition, emission spectra and crystal structure of newly synthesized dosimetric materials were investigated by Radioluminescence, Photoluminescence and X-ray diffraction techniques.
The obtained results from this study showed that CaB4O7:Mn(1%)  and CaSO4:Cu,Tm dosimetric materials have high sensitivity and stability, which makes them potential materials in dose measurements (0-20Gy) such as space, medical, personal dosimetry and dating. In addition, the results of studies showed that the CaCO3:Tm, CaB4O7:Mn (3%) and CaSiO4:Cu materials have very high sensitivity and stability, which make them potential dosimetry in low dose applications (~1-10µGy) such as personal dosimetry and dating.

Keywords: TLD, CaCO3:Tm, CaB4O7:Mn, CaSO4:Cu,Tm, CaSiO4:Cu