Monte Carlo yöntemi ile optik uyarılmalı lüminesans dozimetri sistemlerinin benzeşimi
Simulation of optically stimulated luminescence dosimetry systems via Monte Carlo method
Yazar: ŞAMİL OSMAN GÜRDAL
Danışman: PROF. DR. MEHMET TOMBAKOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
İyonlaştırıcı radyasyon alanlarında çalışanların kişisel dozimetre kullanımı ulusal ve uluslararası mevzuatlarla belirlendiği şekilde zorunlu kılınmıştır. Kişisel doz takibinde maruz kalınan radyasyonu ölçmek için kullanılan dozimetreler pasif radyasyon algılama dedektörlerini içermektedir. Ölçüm sisteminin tümü dedektörler, okuyucu, güç kaynağı, ışık kaynağı ve diğer bileşenlerden oluşmaktadır. Tüm düzenek ve doz değerlendirme metodu pasif dozimetri sistemleri olarak adlandırılmaktadır. Pasif dozimetre sistemleri film, termolüminesans (TL) ve optik uyarılmalı lüminesans (OSL) olmak üzere üç sınıfta gruplandırılmaktadır. Pasif dozimetre sistemleri kullanılarak yapılan ölçümlerin doğruluğunu  belirleyen güven aralığının bilinmesi çok önemlidir. Bu nedenle, pasif dozimetre sistemlerinin sağlaması gereken şartlar EN IEC 62387-1 numaralı standartta belirlenmiştir.  Ölçülen dozların doğruluğunu etkileyen en önemli etmen, laboratuvar ortamında kontrollü deneyler sonucu kalibrasyonu yapılan pasif algılama sistemlerinin farklı radyasyon alanlarındaki yanıtının farklı olmasıdır. Aynı radyasyon alanında ölçüm yaparken bile, düşük doz seviyelerinde (kişisel dozimetre ölçümlerinde olduğu gibi) ölçülen doz değerlerinde stokastik süreçlerden kaynaklanan farklılıklar gözlenmektedir. Özetle, pasif dozimetre sistemleriyle düşük dozların doğru olarak ölçümü önemli bir araştırma konusudur.
Bu tez kapsamında, son zamanlarda tercih edilen BeO OSL dozimetri sistemi Monte Carlo yöntemi kullanılarak analiz edilmiş ve sistemin doğasında var olan hata kaynaklarını inceleyebilecek bir yazılım geliştirilmiştir. BeO OSL dozimetre sistemini doğru bir şekilde karakterize etmek için, deneysel çalışmalar sonucu elde edilen veriler ve Genetik Algoritma kullanılarak bu verileri sağlayacak lüminesans parametreleri belirlenmiştir. Bu çalışmanın literatüre olan en önemli katkısı, Monte Carlo benzeşim yöntemi kullanarak deneysel ölçüm sonuçlarını sağlayan lüminesans parametrelerinin BeO OSL dozimetre sistemi için belirlenmesidir. Geliştirilen yazılım, (iç veya dış etmenlerden kaynaklanan) hataların doğrudan analizine olanak sağlamaktadır.  Monte Carlo tabanlı bu yazılım ayrıca,  BeO OSL dozimetri ölçüm sisteminin yapısından kaynaklanan stokastik süreçlerin doz ölçüm sonuçlarına olan etkisinin incelenmesini mümkün kılmaktadır. İlaveten, ölçüm değerlerinin ideal deney koşullarında verilen doz ile (stokastik süreçler sonucu) nasıl değiştiği ilk kez çalışılmış ve belirlenen lüminesans parametreleri kullanılarak güven aralığı saptanmıştır. Bu çalışmanın son aşamasında, kişisel dozimetrenin farklı radyasyon alanlarına maruz kaldığında, ölçülen dozun nasıl değiştiği de analiz edilmiştir

Abstract:
It is required by the national regulations, guided by the relevant international institutions, that individuals wear appropriate personal dosimeters in radiation areas. The dosimeters used to measure radiation doses in the personal monitoring include detectors mostly. A complete measuring assembly consists of the detectors, readers, power supply, light source and other accessories. The whole assembly and the dose evaluation method are called a 'passive dosimetry system'. Passive dosimetry systems can be classified as film, Thermoluminescence (TL), and Optically Stimulated Luminescence (OSL). It is very important to know the confidence level which determines the accuracy of measurements made by the passive dosimetry systems. That is why the minimum requirements sought in a passive dosimetry system are stipulated by EN IEC 62387-1 standard. The most important factor affecting the accuracy of measurements is the fact that the passive detection systems, calibrated through controlled experiments in the laboratory conditions, respond differently (in practice) in different radiation fields. Furthermore, even if measurements are carried out in the same radiation field, the measured doses at low dose levels can differ from one another because of the stochastic processes. To sum it up, correct measurement of low doses using a passive system is a worthwhile subject of research. 
In this study, the BeO OSL dosimetry system, which has been the preferred system lately, was analyzed using the Monte Carlo method, and a software program was developed to investigate the sources of errors arising from the nature of the measuring system. In order to characterize the present OSL system accurately, utilizing the experimental data and a 'genetic algorithm', luminescence parameters in accordance with those experimental data were determined. The most significant contribution of this study to the scientific literature is to determine the luminescence parameters for the BeO OSL system using the Monte Carlo simulation method. The software developed directly enables investigation of errors stemming from internal and external factors. This Monte-Carlo-based software also makes it possible to examine the effects of the stochastic processes caused by the structure of the BeO OSL system on the measured results. Besides, for a given dose value, variations in the measured values resulting from the stochastic processes in the ideal experimental conditions was studied (for the first time), and a confidence interval for a measured dose was determined using the luminescence parameters obtained. In the final stage of the study, it was also analyzed how the measured dose varied when the personal dosimetry system was exposed to different radiation fields.