Optik ve endüstriyel malzemelerin radyasyon hasarı ve iyileştirme mekanizmaları
Radiation damage and recovery mechanisms in optical and industrial materials
Yazar: KUTLU KAĞAN ŞAHBAZ
Danışman: PROF. DR. ÖMER YAVAŞ ; DOÇ. DR. BURAK BİLKİ
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Nükleer Araştırmalar ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Hızlandırıcı ve Dedektör Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Optik geçirgenlik = Optical permeability ; Radyasyon etkileri = Radiation effects ; İyileştirme = Improvement

Özet:
Optik malzemelerdeki radyasyon hasarı, çoğunlukla optik geçirgenlik kaybı olarak kendini gösterir. Optik malzemeler, radyasyona maruz bırakıldıktan sonra örnek bir dereceye kadar radyasyon hasarının etkilerinden kurtulur. Örnek ışık ile uyarıldığı zaman iyileşme daha hızlıdır. Öte yandan, dalga boyu, ışık parlaklığı ve maruz kalma süresi gibi uyarıcı ışık parametrelerinin bir fonksiyonu olarak iyileşme dinamiklerinin sistematik olarak incelendiği deneyler ayrıntılı olarak yapılmamıştır. Özel geometrilerde çeşitli dalga boylarında darbeli ve sürekli ışık sağlayan bir LED kurtarma istasyonu kuruldu. Sodalı cam örneklerini 87,5 Gy/dk doz hızında toplam 3,5 kGy ve 7 kGy doz ile ışınlandı. Daha sonra örneklerin optik geçirgenliği 200 nm – 1500 nm aralığında uzun bir süre boyunca ölçülmüştür. Radyasyon hasarının iyileştirilmesi, uyarıcı ışığın dalga boyu azaldıkça hem zamanlama hem de miktar açısından iyileşir. Uyarılma için 395 nm dalga boyuna sahip UV LED kullanıldığında hem iyileşme oranında hem de kalıcı hasar oranında yaklaşık %50 iyileşme ölçülmüştür. Hasar eğrileri, UV aralığında küçük dalga-boylarının radyasyon hasarında yaşanacak iyileşmenin, daha hızlı ve daha etkili sonuçlanacağı yönündedir. Radyasyon hasarını LED uyarımlı iyileştirme tekniği, yüksek radyoaktivite bulunan ortamlarda çalışan radyasyon ve parçacık dedektörlerinin optik aktif ortamı için uygun bir uygulamadır. Bu tez çalışması TÜBİTAK Lider Araştırmacılar Programı 118C224 No'lu Development of Novel Radiation Detector Technologies and Data Analysis Algorithms projesi kapsamında yazılmıştır.

Abstract:
The radiation damage in optical materials mostly manifests itself as the loss of optical transmission. The optical materials recover from radiation damage to some extent when the radiation exposure is stopped. The recovery is at a faster rate in the presence of stimulating light. On the other hand, the systematic study of the dynamics of the recovery as a function of the stimulating light parameters such as its wavelength, intensity and exposure duration and method has not been performed in detail. An LED recovery station was established which provides pulsed and continuous light at various wavelengths at custom geometries. Soda lime glass samples were irradiated at a rate of 87.5 Gy/min to a total dose of 3.5 kGy and 7 kGy. The optical transmittance of the samples were measured in 200 nm – 1500 nm range for an extended period of time. The recovery from radiation damage is improved, both in terms of timing and quantity, as the wavelength of the stimulating light decreases. Around 50 % improvement was measured both in recovery rate and the permanent damage when UV LED with a wavelength of 395 nm was used for stimulation. The trend is such that wavelengths deeper in the UV range would result in faster and more effective recovery from radiation damage. The LED stimulated recovery technique from radiation damage is a feasible implementation for the optical active media of radiation and particle detectors which operate in high radiation environments. This thesis was written within the scope of the TÜBİTAK Lead Researchers Program Development of Novel Radiation Detector Technologies and Data Analysis Algorithms project No. 118C224.