AL2O3 lüminesans dozimetrelerin tanısal radyoloji enerji aralığında dozimetrik özelliklerinin incelenmesi ve kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of dosimetric properties and performance test of AL2O3 luminescence dosimeters for diagnostic radiology energy range
Yazar: JALIL PAZHUHISH
Danışman: DOÇ. DR. EREN ŞAHİNER
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Dozimetre = Dosimeter ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyoloji = Radiology ; Termolüminesans = Thermoluminescence

Özet:
Radyoloji araştırmalarında, radyasyon dozunun dikkatli ölçülmesi/takibi için farklı türlerde aktif ya da pasif dozimetreler kullanılmakta olup termolüminesans (TL) ve optik uyarmalı lüminesans (OSL) dozimetreler bunların içerisinde yaygın olarak kullanılan dozimetre türleridir. Termolüminesans dozimetreler yüksek lüminesans verimleri, yüksek hassasiyete sahip olması, küçük boyutları ve kolayca kullanılabilirliği gibi özelliklere sahip olduğu için radyolojide doz ölçüm ve değerlendirilmesinde sıkılıkla kullanılmaktadır. 
Bu tez çalışmasında, yüksek hassasiyetli α-Al2O3:C termolüminesans dozimetrelerin, kinetik parametreleri (aktivasyon enerjisi E, frekans faktörü s ve kinetik mertebe b) hem sayısal (dekonvolüsyon) hem de deneysel olarak başlangıçtaki artış yöntemi, kesikli ışıma eğrisi ve farklı ısıtma hızları yöntemi gibi farklı yöntemlerle incelenmiştir. Kalibrasyon kısmında, 137Cs gama kaynağı ve kalibrasyon X-ışın cihazı kullanılarak dozimetreler farklı enerjilerde kalibre edilmiştir. Element düzeltme faktörü (ECC), okuyucu kalibrasyon faktörü (RCF) her kaynak ve enerji için ayrı ayrı hesaplanmış olup yüksek doz ve yüksek enerjide ECC faktörün sapmasının düşük doz ve düşük enerjiye göre daha fazla olduğu gözlenmiştir. Ayrıca Thermo Model 2210 cihazındaki 90Sr/90Y beta kaynağı, 137Cs gama kaynağı referans alınarak kalibre edilmiştir. Işık hassasiyeti deneylerinde dozimetrelerin lüminesans davranışları, gün ışığı, sterilizasyon UV-C cihazı, floresan lambaları, mavi ve kırmızı LED ışık kaynakları gibi farklı doğal ve yapay kaynaklar altında incelenmiştir. Bununla birlikte, Thermo Model 2210 ve Elsec cihazlarının alt taşı olarak, Kâğıt, Plastik, Al, Çelik, Cu, Pirinç, Zn, Pb gibi 1 mm kalınlıkta farklı malzemeler dozimetrelerin altına konularak hesaplanan doz değerine bu malzemelerin geri saçılma etkisi incelenmiştir. Ayrıca bu malzemelerin kullanılan cihazlarda dozimetrelerin üzerinde konularak beta kaynakların verdiği enerjiye göre zırhlama etkileri de araştırılmıştır. 
α-Al2O3:C dozimetrelerin tanısal radyoloji enerji aralıklarında dozimetrik olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla, dozimetrelerin sönüm, tekrarlanabilirlik, doz-cevap, enerji cevabı, minimum dedekte edilebilen doz değeri ve bu dozimetreler için ön ısıtma sıcaklığı araştırılmıştır. Doz cevap kısmında kalibrasyon X-ışın cihazı ile verilen ve teşhis amaçlı olarak yaygın kullanılan 3 farklı enerji (60, 80 ve 100 kVp) kullanılarak incelenmiştir.

Abstract:
In the radiology research, different types of active or passive dosimeters are being used for carefully estimation/monitoring of radiation doses. The most commonly used types of dosimeters are thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) dosimeters. Thermoluminescence (TL) dosimeters are frequently used in dose estimation and evaluation in radiology due to their high luminescence efficiency, high sensitivity, small dimension, and ease of their usage. 
Within the scope of this thesis, the kinetic parameters (activation energy E, frequency factor s, and kinetic order b) of high-sensitivity α-Al2O3:C thermoluminescence dosimeters were investigated both numerically (deconvolution) and experimentally with different methods such as initial rise, fractional glow, and various heating rate methods. In the calibration part, dosimeters were calibrated using 137Cs gamma source and calibration X-ray system at different energies. Element correction factor (ECC) and reader calibration factor (RCF) were evaluated separately for each source and energy. It was observed that the deviation of the ECC factor was dominant and higher at high dose and energy than at low dose and low energy. In addition, the 90Sr/90Y beta source of Thermo Model 2210 device was calibrated by taking the 137Cs gamma source as a reference. In the light sensitivity experiments, the luminescence behavior of the dosimeters was invistigated under different natural and artificial sources for instance daylight, sterilization UV-C device, fluorescent lamp, and blue & red LED lights. Additionally, 1 mm thick discs made of different materials such as Paper, Plastic, Al, Stainless-steel, Cu, Brass, Zn and Pb as the substrate of Thermo Model 2210 and Elsec devices were placed beneath the dosimeters. The backscattering effect of these materials on the absorbed dose value was investigated. Moreover, the shielding effects of these materials investigated according to the beta source energy by placing them on the dosimeters in the devices used.
The dosimetric properties of α-Al2O3:C dosimeters in the diagnostic radiology energy range was investigated. For this purpose, fading, reproducibility, dose-response, energy-response, minimum detectable dose, and post-irradiation annealing temperature of these dosimeters were studied. In the dose-response section, three different energies (60, 80, 100 kVp) widely used for diagnostic purpose, given by calibration x-ray system were tested.