Potasyum tartarat ve Potasyum sitrat örneklerinin elektron spin rezonans(ESR) tekniği kullanılarak dozimetrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the dosimetric properties of Potassium tartrate and Potassium citrate by using the electron spin resonance(ESR) technique
Yazar: GÜNEY KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA POLAT
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektron spin rezonans = Electron spin resonance ; Radyometri = Radiometry

Özet:
Radyasyonla ışınlama işlemi, gıdaların raf ömürlerinin uzatılmasında, tıbbi malzemelerin ve ilaçların sterilizasyonunda son 30 yılda geniş bir uygulama alanına sahip bir teknik haline gelmiştir. Gıda ve ilaç endüstrisinde kullanılan radyasyon dozlarının belirgin sıcaklık artışına sebep olmaması, bu tekniğin önde gelen avantajlarından birisidir. Kanser hücrelerinin radyasyonla ışınlanarak yok edilmesi veya üremelerinin durdurulması, radyasyonun bir diğer uygulama alanıdır. Ancak, kullanılan radyasyon dozunun ölçülmesi insan sağlığı açısından çok önemlidir. Bu nedenle, gıda ve ilaç endüstrisinde kullanılan ve hastalara verilen radyasyon doz miktarlarını hızlı ve duyarlı bir biçimde ölçmeye olanak sağlayan bir yöntemin geliştirilmesi oldukça önemlidir. Radyasyonun madde ile etkileşmesi sonucu çiftlenimsiz elektrona sahip atom veya moleküllerin oluştuğu ve bunların Elektron Spin Rezonans (ESR) tekniğiyle kolayca algılanabildiği bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, Potasyum Tartarat (PT) ve Potasyum Sitrat'ın (PS) düşük (5-100 Gy) ve orta (0.1-5 kGy) doz bölgelerinde doz ölçümünde kullanılabilirlikleri ESR tekniği kullanılarak incelenmiştir.PT ve PS örnekleri 5-100 Gy ve 0.1-5 kGy doz aralıklarında 137Cs ve 60Co gama kaynaklarında ve 300 W gücündeki UV kaynağında 10-120 dakika zaman aralığında ışınlanmıştır. PT ve PS örneklerindeki belirgin rezonans sinyallerinin mikrodalga gücü ve modülasyon genliğine bağlı değişimleri incelenerek uygun spektrometre çalışma koşulları belirlenmiştir. Gama ışınlarıyla ışınlanmış PT ve PS örneklerinin ESR spektrumlarının, UV'de ışınlanmış PT ve PS örneklerini ESR spektrumlarından farklı olduğu görülmüştür. UV ve gama kaynaklarında ışınlanmış PT ve PS örneklerinde gözlenen rezonans sinyallerinin doz-cevap eğrilerinin sırasıyla, y=a+b?D^c ve y=a+b?D+c?D^2 biçiminde tanımlanan fonksiyonlarla temsil edilebileceği görülmüştür. Işınlanmış PT ve PS örneklerindeki rezonans sinyallerine kaynaklık eden kökçe veya kökçelerin kararlılıklarını belirlemek için, bu sinyallerin 130-390 K sıcaklık aralığındaki ve oda sıcaklığında 0-90 gün zaman aralığındaki değişimleri incelenmiştir. Yapılan benzetişim hesaplamaları sonucunda, ışınlanmış PT ve PS örneklerinin ESR spektrumlarının sırasıyla dört ve üç farklı kökçeden kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, yapılan benzetişim hesaplamalarından, önerilen kökçelerin bağıl miktarları ve spektroskopik parametre değerleri de belirlenmiştir.Elde edilen tüm sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde PT ve PS örneklerinin 0.05-5 kGy aralığında doz ölçümünde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, uygun mikrodalga gücü ve modülasyon genliğinde algılanabilir minimum doz değerinin daha da aşağılara çekilebileceği görülmüştür. Ancak, ışınlama ile PS örneğinde oluşan rezonans sinyallerinin PT örneğininki ile kıyaslandığında gün ışığına daha duyarlı olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Radiation processing has become a widely used tecnique to prolong the shelf-life of foods, strilize medicinal and drug materials in last 30 years. One of the major advantages of irradiation doses used in food and drug industry does not cause a significant increase in temperature. Exposed to radiation to destroy cancer cells or stopping their production is another application area of radiation. However, the measurement of radiation dose used is very important for human health. Therefore, development of a rapid and sensitive method allowing to measure the amount of radiation doses used in food and drug industry, and given to patients is very important. It is well known that atoms or molecules with unpaired electrons can be formed as a result of interaction of radiation with matter and these atoms and molecules can be easily detected by Electron Spin Resonance (ESR) tecnique. In this thesis, the usabilities of Potassium Tartrate (PT) and Potassium Citrate (PS) in dose measurements in low (5-100 Gy) and medium (0.1-5 kGy) dose regions were investigated by ESR tecnique.The PT and PS samples were irradiated in the dose ranges of 5-100 Gy and 0.1-5 kGy by 137Cs and 60Co gamma sources and also irradiated by UV source of power 300 W in a time range of 10-120 minutes. The variations of the prominent resonance signals of PT and PS with microwave power and modulation amplitude were investigated and the optimum spectrometer operating conditions were determined. It was observed that both the ESR spectra of PT and PS samples irradiated by gamma sources are different from the ESR spectra of PT and PS sampes irradiated by UV source. It was determined that the dose-response curves of the resonance signals of UV and gamma irradiated PT and PS samples were described best by the functions defined as y=a+b?D^c and y=a+b?D+c?D^2, respectively. The variations of the resonance signals in a temperature range of 130-390 K and in a time range of 0-90 days at room temperature were investigated in order to determine the stabilities of the radical or radicals responsible from the resonance signals of irradiated PT and PS samples. From the simulation calculations it was determined that the ESR spectra of irradiated PT and PS samples were described best by four and three different radicals, respectively. The relative amounts and spectroscopic parameter values of the suggested radicals were also determined from the simulation calculations.Considering all the results together, it can be concluded that PT and PS samples can be used in dose measurement in the range of 0.05-5 kGy. Moreover, it was determined that the minimum detectable dose can be lowered by adjusting appropriate microwave power and modulation amplitude. However, the resonance signals in irradiated PS sample are more sensitive to the sunlight when compared to PT sample.