radyasyon madde etkileşimi

of 59 /59
Zümrüt VAROL RADYASYON MADDE ETKİLEŞİMİ Zümrüt VAROL Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İleri Teknolojiler ABD

Upload: zuemruet-varol

Post on 16-Jul-2015

587 views

Category:

Technology


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

RADYASYON

MADDE ETKİLEŞİMİ

Zümrüt VAROL

Gazi Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü

İleri Teknolojiler ABD

Page 2: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

ANLATACAKLARIM• Radyasyon

• Radyasyonun sınıflandırılması

• Yüklü Parçacıkların Madde İle Etkileşimi

• Ağır yüklü Parçacıkların Madde ile Etkileşmesi

– Durdurma Gücü

– Bethe Formülü

– Enerji Kaybı Özelliği

– Enerji Başıboşluğu

– Parçacık Menzili

– Menzil Başıboşluğu

– Durma Süresi

– İnce Dedektörlerde Enerji kaybı

– Fisyon Parçalarının Davranışları

• Hafif Yüklü Parçacıkların Madde iLe Etkileşimi

– Yüzeylerden İkincil Elektron Emisyonu

– Hızlı Elektron Etkileşimi

– Elektronların Bağıl Enerji Kaybı

– Elektron Menzili ve İletim Eğrileri

– Beta Parçacıkların Adsorpsiyonu

– Geri Saçılım

– Pozitron Etkileşimi

• Yüksüz Parçaların Madde İle Etkileşimi

• Gama Işınlarının Etkileşimleri

– Gama Işınlarının Etkileşim Mekanizmaları

– Fotoelektrik Soğurma

– Compton Saçılması

– Çift Oluşumu

– Koherent Şaçılması

• Nötron Etkileşimi

– Yavaş Nötron Etkileşimi

– Hızlı Nötron Etkileşimi

– Nötron Tesir Kesiti

• Radyasyon Maruziyet ve Doz

– Gama Işınları Pozlanma

– Soğurulan Doz

– Doz Eşdeğeri

• Kaynaklar

Page 3: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Radyasyon

• Radyasyonun madde ile etkileşimi radyasyonun türü ve

miktarı ile maddenin fiziksel ve kimyasal niteliğine bağlıdır.

• Herhangi bir radyasyon dedektörünün çalışması, dedekte

edilecek radyasyonun madde içerisinde etkileşme şekline

bağlıdır.

• Dedektör belirli bir yanıt alabilmesi için mekanizmanın belirli

bir öğesiyle etkileşime girmesi gerekir radyasyonla

etkileşime girince ve enerjilerini yitirler, dedektör radyasyonu

algılar.

Page 4: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Radyasyon Sınıflandırılması

Yüklü Parçacıklar Yüksüz Parçacıklar

Proton ve Ağır Parçacıklar Nötronlar

Elektronlar X-ray ve Gama Işınları

• Radyasyon dört gruba ayrılabilir.

Page 5: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Yüklü Parçacıkların Madde İle Etkileşimi

Page 6: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi

• Ağır yüklü bir parçacık soğurucu bir ortama girer girmez,

ortamdaki atomların yörünge elektronların negatif yükü ile

kendi pozitif yükleri arasında Coulomb kuvveti ile etkileşir.

• Mesafeye bağlı olarak absorbe atomu uyarmak bazen

uyararak daha yüksek bir elektron kabuğuna yükseltmek ya

da atomdan elektronu tamamen kopararak olur.

• Enerji, yüklü parçacığı zorlayacak şekilde elektrondan

transfer edilir ve hızı bu karşılaşma sonucunda enerji azalır.

Page 7: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Ağır yüklü parçacıkların yayılması

Page 8: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi

• Yüklü parçacık herhangi bir soğurucu ortamına girdikten

sonra yüklü parçacıklar birden fazla elektronla aynı anda

etkileşime girer.

• Herhangi bir elektronla karşılaşmasında parçacık atom

çevresinden geçerken çekici Coulomb kuvvetine karşılık bir

itici güç uygular.

• Ağır yüklü parçacıklar kararlı hale gelene kadar bozunma

eğilimindedirler.

• Yüklü parçacıklar bu özellikleriyle belirli bir soğurucu

malzemenin belirli bir aralığına göre karakterize edilir.

Page 9: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi

• Soğuruculardaki bu karşılaşmaların ürünleri iyon çiftlerininbulunduğu kararsız atomlardır.

• Her bir elektron çifti serbest bir elektron oluşturur.

• İyon çiftleri nötr bir atomu için doğal bir tekrar birleştirmeeğilimindedir ama bazı dedektör türlerinde bu yenidenbirleştirme bastırılır ve enerjik elektronlar oluşur. Bu enerjikelektronlara delta ışınları denir ve yüklü parçacık enerjiabsorber ortama transfer edilir.

• Normal şartlar altında yüklü parçacığın enerji kaybınınçoğunluğu delta ışınları aracılığıyla gerçekleşir.

Page 10: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi

• Delta ışınlarının aralığı bir enerji parçacığının aralığıyla

karşılaştırıldığında daha küçüktür iyonizasyon birincil

parçacığa yakın oluşmaktadır.

• Bu süreç mikroskopik ölçekte normalde rastgele bir tek

iyonlaşma aralığında görülmez ancak dağınık çoklu iyon

çiftleri parçacığın mesafesi boyunca kümeleşme

eğilimindedir.

Page 11: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Durdurma Gücü

• Bir malzeme içinden geçen yüklü parçacıkların enerji

kaybetme hızına malzemenin durdurma gücü adı verilir.

•Herhangi bir yüklü parçacık için bir ortamın durdurma gücü;

iyonun kütlesi, yükü ve hızına ve malzemenin atom numarası

ve yoğunluğunun fonksiyonudur.

•Formülde yüklü parçacığın negatif işaretli olması yüklü

parçacığın kinetik enerji kaybetmesinden kaynaklıdır.

•Özgül enerji azaldıkça kinetik enerjinin azalmasına bağlı

hızda azalır.

Sdx

dE

Page 12: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Bethe Formülü

• Bethe formülü: Birim mesafedeki ortalama enerji kaybı /

yoğunluk.

• v: Parçacığın relativistik hızı

• m0: Elektronun durgun kütle enerjisi

• I: İyonizasyon potansiyeli

• Z:Atom sayısı

Page 13: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Enerji Kaybı Özelliği

Bragg Piki

Yüklü bir parçağın aldığı yolun sonuna doğru

kaybettiği enerjide gözlenen ani yükselmeye Bragg

Piki denir.

Page 14: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Enerji Başıboşluğu

• Tek enerjili alfa parçacıkların paralel kaynağı değişken

kalınlık aralığında olan bir soğurucu içinden geçtikten sonra

dedektörle hesaplanır.

• Bu enerji dağılımının genişliği partikül yörünge boyunca

mesafeye göre değişir enerji yöne giden, bir ölçüsüdür.

• Yüklü parçacık elektron yakalar ve durdurma gücü düşer.

Page 15: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Page 16: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Parçacık Menzili

• Tek enerjili alfa parçacıklarının paralel kaynağı değişken

kalınlık aralığındaki absorbe edici bir dedektör ile

hesaplanır.

• Alfa parçacıkları bu olay esnasında enerji kaybaderler.

• Alfa parçacıkları doğrusal bozunduklarından dedektörlere

ulaştıklarında sayıları aynı kalabilir.

• Dedektörün kalınlılığı arttırılarak alfa parçacıkları

durdurulur ve

ışının yoğunluğu hızlı bir şekilde sıfıra düşer.

Page 17: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Menzil Başıboşluğu

• Menzil başıboşluğu, yüklü parçacıklar aynı zamanda ilk

enerji düzeyini oluşturan parçacık taneleri yol uzunluğundaki

dalgalanma olarak tanımlanır.

• Proton ve alfa gibi yüklü parçacıklar için ortalama yüzde

aralıkları bulunmaktadır.

• İyon madde içine girdikçe menzil başıboşluğu büyür.

Page 18: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Page 19: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Durma Süresi

• Bir emicide yüklü parçacıkları durmak için gerekli süre

yelpazesi ve ortalama hızından çıkarılabilir.

Page 20: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

İnce Dedektörlerde Enerji Kaybı

Enerji kaybı düşükse durdurma gücü değişmez ve

parçacığın enerji değeri tahmin edilebilir.

t: absorber madde kalınlığı

Page 21: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Fisyon Parçalarının Davranışları

• Nötron kaynaklı oluşan ağır bir parçacık ya da ağır

çekirdeğin kendiliğinden oluşan fisyonu oluşan

parçacıklarda enerji kaybı diğerlerine göre daha fazladır.

• Tipik bir fisyon parçaçığının aralığı yaklaşık 5MeV bir alfa

parçacığın yarısı enerjiyi taşımaktadır. Spesifik bir enerji

kaybı söz konusudur.

• Bu davranış hafif parçacıklara göre fark edilir derecede

zıttır. Protonlar bir alfa parçacıkları olarak kendi parçacığı

tarafından hızı azaltılır.

Page 22: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Yüzeylerden İkincil Elektron

Emisyonu• Yüklü parçacıklarda kinetik enerjinin azalmasına bağlı

yavaşlama söz konusudur.

• Absorberden kısa bir süreli ucuş için yeterli impuls verilir.

Diğer absorber atomu kadar yüksek iyonize enerjisine

sahiptir

• Katı bir yüzeye çıkması durumunda elektronların bir kısmı

göç etmek ya da kaçmak için yeterli enerjiye sahiptir.

Page 23: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Hafif Yüklü Parçacıkların Madde İle

Etkileşimi

Page 24: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Hızlı Elektronların Etkileşimi

• Ağır yüklü parçacıkların etkileşimene benzerler ve madde ile

Coulomb etkileşimi söz konusudur.

• Elektron yörüngesine gelip çarpttığında yörüngedeki

elektronu titreştirebilir, koparmayabilir.

Page 25: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Elektronların Bağıl Enerji Kaybı

• Elektronların ağır yüklü parçacıklardan farkı ışıma sürelerinin

yanı sıra coulomb etkileşimiyle enerjilerini kaybetmiş

olabilirler.

• Bu kayıplar sonuçu oluşan ışıma Bremmstrahlung veya

elektromanyetik radyasyon (X-Ray) şeklinde adlandırılabilir.

Page 26: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Radyatif durdurma gücü elektronun radyasyonuna özgüdür.

• Radyatif durdurma gücünün matematiksel ifadesi:

şeklindedir.

• Radyatif durdurma gücü sadece atom numarası 80-90

aralığında olan maddelerde ve yüksek elektron enerjilerinde

(E~10-100 MeV) önemlidir.

• Beta parçacıklarının tipik enerjileri 1-10 MeV aralığında

olduğundan radyatif katkı çok düşüktür.

Page 27: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Elektron Menzili ve İletim Eğrileri

Tek enerjili elektron absorpsiyonu:

• Çok küçük değerlerdeki kalınlıklarda bile algılanan ışınlar

elektronun saçılması nedeniyle elektron kaybına uğrar ve

dedektörde farkedilir bir akı oluşturur.

• Elektron demeti madde içine girdikçe yoğunluğu azalır.

• Enerjili elektronlara uygulanması zordur.

Absorberin kalınlığına karşı emilen elektronların sayısı

Page 28: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Beta Parçacıklarının Absorpsiyonu

• Yumuşak ya da düşük enerjili beta parçacıkları kalınlığı

az olduğunda hızlı absorblanır.

• Beta spektrumlarında eğriler birbirne yakın üslü ve

büyük ölçüde doğrusaldır.

Page 29: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Page 30: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Geri Saçılım

• Etkileşim halinde bulunduğu maddenin çekirdeğiyle

sayıca fazla etkileşimiyle oluşur.

• Bu esnada elektronlar sürekli ve geniş açılı çarpışmalara

maruz kalması onların geri saçılmasına neden olur.

• Dedektördeki saçılan elektronlar ‘ giriş penceresi» ya da

ölü tabaka olarak adlandırılır ve burada bu elektronların

tespiti mümkün değildir.

• Yer değiştiren elektronlar ya da beta parçacıklarının

radyo izotop kaynakları geri saçılımı belirgin bir şekilde

etkileyebilir.

Page 31: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Pozitron Etkileşimi

• Elektronların enerji kaybı mekanizmasını teşkil eden

Coulomb kuvveti; elektronlar ve ağır yüklü parçacıkların

üzerindeki pozitif ve negatif yüklerden ibarettir.

• Ya itme içeren etkileşim ya da parçacığın yörüngedeki

elektron arasında çekim kuvveti impulsu ve eşit kütleli

partiküllerin enerji transferleri aşağı yukarı aynıdır.

• Bu nedenle absorber pozitronun parçası normal negatif

elektrona benzer ve kendilerine özgü enerji kaybı ve

aralığı vardır ve başlangıç enerjilerine yaklaşık olarak

aynıdır.

Page 32: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Yüksüz Parçacıkların Madde İle

Etkileşimi

Page 33: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Gama Işınları Etkileşimleri

Gama ışınları, elektromanyetik spektrumdaki en kısa dalgaboylu

ve en fazla enerjili elektromanyetik radyasyonlardır.

• Yüksek enerjili bir parçacığın bir başka parçacık ileçarpışmasıdır.

• Bir parçacık ve onun karşıt parçacığının birbirlerini yoketmesidir.

• Radyoaktif bozunmadır.

• İvmelendirilmiş yüklü parçacıklardır.

Page 34: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Gama Işılarının Etkileşim

Mekanizmaları

• Fotoelektrik Soğurma

• Compton Saçılması

• Çift Oluşumu

• Koherent Saçılma

Page 35: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Fotoelektrik Soğurma

• Düşük enerjili bir foton bağlı bir elektronla etkileşir ve onu

atomdan fırlatır ve tek bir foton bir serbest elektrona dönüşür.

• Bu esnada tamamen soğurulur ve atomdan belirli bir kinetik

enerjiyle koparılır. Matematiksel olarak ifade edersek;

• Elektron madde içinde saçılmalara uğradıkça kinetik enerjisini

kaybeder.

• Soğurma, atoma bağlı bir elektronla oluşmalıdır. Genellikle iç

kabuktaki elektronlarla meydana gelir.

• Fotoelektrik soğurma katsayısı soğurucu maddenin atom

numarasına bağlıdır ve enerjinin bir fonksiyonudur.

Page 36: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Fotoelektrik Soğurma Katsayısı

• τ ≈ sabit×Z5/ E3

Page 37: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Atomun K kabuğundan kopan elektronun yerini diğer

kabuklardan elektron geçişleri ile doldurulur ve floresan

olayı adlandırılır. Karakteristik X- ışıması meydana gelir.

Page 38: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Compton Saçılması

• Maddeye gelen foton, enerjisinin bir kısmını kaybetmiş

bir şekilde elektrondan saçılır ve atomdan elektron kopar.

Bu olaya Compton saçılması denir.

• Compton saçılması yapan foton, azalmış bir enerji ile

yolundan saparken, elektrona enerji aktararak onun da

yörüngeden çıkmasını sağlar.

• Elektrona enerji aktarımı Compton etkileşiminin en

önemli sonucudur. Fırlatılan elektronlar sıfırdan

maksimum değere kadar enerji aralığında olabilirler.

Page 39: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Compton Etkileşim Katsayısı:

• σ ≈ sabit × Z/E

Page 40: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Çift Oluşumu

• Gelen yüksek enerjili bir foton iki elektron kütlesinden yani1.022MeV’den büyükse, bir çekirdeğin em alanıylaetkileştiğinde biri artı diğeri eksi yüklü olmak üzere ikielektrona dönüşebilir ve çift üretimi olabilir.

• Gelen foton çekirdeğin Coulomb alanıyla etkileşir ve enerjisielektron-pozitron üretimine harcanır.

• Çift oluşumda gamanın enerjisinden elektron çiftlerinin durgunkütle enerjilerinin çıkarılmasıyla kalan enerji iki yük arasındapaylaşılır.

• Bu yük asla eşit olarak paylaşılmaz. Pozitron negatrondan0.0075Z kadar fazla kinetik enerji kazanır.

Page 41: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Çift Oluşum Etkileşme Katsayısı

• κ ≈ sabit×Z2 (E- 1.022)

Page 42: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Koherent Saçılma

• Fotonların atomdan, enerjilerinde bir değişiklik olmadansaçılması olarak tanımlanır.

• Bu saçılmada gelen fotonla saçılan fotonun dalga boylarıaynıdır.

• Bu olay, gelen bir foton bağlı bir elektron üzerinedüştüğünde, elektronun atomdan sökülecek kadar enerjialamadığı hallerde meydana gelir bu saçılmaya Rayleighsaçılması denir.

• Bu yüzden düşük foton enerjilerinde ve yüksek atomnumaralı ağır elementlerde daha çok meydana gelmektedir.

Page 43: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Madde içerisine giren fotonlar, maddenin çekirdeğiyle

etkileşene kadar ilerlemeye devam eder.

• Foton enerjisine bağlı olarak , etkileşim yüksek

enerjilerde baskın biçimde cift üretimi; düşük enerjilerde

Compton saçılması ya da fotoelektrik soğurma

gerçekleşir.

Page 44: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Nötron Etkileşimi

• Nötronlar bir kaç cm olan bir maddeyle etkileşime girmeden uçuşuna

devam edebilir.

• Nötron etkileşime geçerse tamamen yok olabilir ve enerjisi birincil daha

çok ikincil radyasyona dönüşebilir ya da nötronun yönü değişebilir.

• Gama ışınlarının aksine nötron etkileşimi sonucu çıkan ikincil radyasyon

ışınları daima ağır yüklü parçacıklardır.

• Bu parçacıklar, ya uyarılmış nötronların nükleer reaksiyonları

sonucunda ya da nötron çarpışmaları sonucunda enerji kazanmış

absorber malzemenin çekirdeği olabilir.

• Ayrıca nötron etkileşimleri çekirdek ve nükleer dönüşümler

gerçekleşebileceğinden, etkileşim önemli radyasyon hasarı oluşur.

Page 45: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Yavaş Nötron Etkileşimleri

• Kinetik enerjisi 1 eV’n altında olan nötronlardır.

• Absorber çekirdek ve nötronun nükleer reaksiyonlarındanoluşan bir dizi elastik saçılma söz konusudur.

• Elastik saçılma, nötronların temel etkileşimidir ve nötron ileçekirdek arasında kinetik enerji aktarımı sürecidir.

• Yavaş nötronların düşük kinetik enerjisi az bir miktarınıelastik saçılmasıyla çekirdeğe aktarabilir.

• Elastik saçılma sonucu oluşan elastik çarpışmalar termaldenge eğilimindedir.

Page 46: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Gelen nötron atomun çekirdeğinde tutulur ve bu

sürede gama ışıması oluşur. Buna radyatif

yakalama denir.

– Radyatif yakalama düşük enerjili nötronlar için

oldukça önemli bir olaydır.

• Gelen nötron atomun çekirdeğinde tutulduğunda

nötronun bağlanma enerjisi fisyon yapabilen

çekirdeğin enerjisini aştığı durumda fisyon

tepkimesi gerçekleşir.

• Yüksek enerjilerde mümkün olan (n,p);(n,α);(n,t)

tepkimeleri de yavaş nötronun maddeyle etkileşimi

sonucu oluşur.

Page 47: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Hızlı Nötron Etkileşimi

• Kinetik enerjisi 1 KeV üzerindeki nötronlardır.

• Çekirdek atomdan çok daha küçük olduğundan hızlı bir

nötronun maddenin çekirdeğiyle etkileşme olasılığı çok

düşüktür.

• Yeterince enerji taşıyan bir nötron maddenin çekirdeğiyle

çarpışarak İnelastik saçılma meydana getirir.

• Hidrojen atomu hızlı nötronlar için hedef atomtur.

Page 48: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Nötronlar enerjilerine bağlı olarak madde içinde farklıreaksiyonlara yol açarlar.

• Elastik saçılma, A(n,n)A: Nötronlar için temel etkileşimdir,nötron ile çekirdek arasında kinetik enerji aktarımı şeklindegerçekleşir.

• İnelastik saçılma, A(n,n’)A*: Yeterince enerji taşıyan birnötron (1 MeV civarı) A çekirdeği ile çarpıştığında onuuyararak A* durumuna geçirir.

• Radyatif yakalama, A(n,γ)A+1: Gelen nötron çekirdektetutulur ve açığa gama çıkar. Düşük enerjili nötronlar içinönemlidir.

• Fisyon, A(n,f): Her nötron enerjisinde mümkündür, ancak ısılenerjilerde (0.025 eV) daha olası bir reaksiyondur. Gelennötron çekirdekte tutulduğunda nötronun bağlanma enerjisiçekirdeğin fisyon engel yüksekliğini aşıyorsa fisyon gerçekleşir.

Page 49: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Nötron Tesir Kesiti

• Soğurucu malzemede bulunan her izotopun bir özelliği olup

yüzey alanına eşittir.

• Madde içerisinde birden fazla radyoizotop veya bileşik varsa

madde için tesir kesiti söz konusudur.

• Bu da σort= f1σtotal(E1)+ f2σtotal(E2)+ f3σtotal(E3)+.....şeklinde

hesaplanır.

fi: her bir radyoizotopun madde içindeki ağırlık yüzdesi

Page 50: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Radyasyon Maruziyet ve Doz

• Işın üretim tesislerinde ve radyasyonun tıbbi uygulamarında

ilgili personelin korumasının taşıdığı önem radyasyon

ölçümlerinde radyasyona maruziyet ve doz kavramları daha

önemli hale getirmiştir.

• Radyasyonun maddeyle etkileşmesi sonucunda aktardığı

enerjinin sebep olduğu etkiyi açıklamak için radyasyon dozu

kavramları kullanılmaktadır.

Page 51: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Gama Işınları Pozlaması

• Gama ışınlarıyla pozlanma miktarının birimi Röntgendir ve

havanın birim santimetreküpünde bir elektrostatik yük birimi

değerinde pozitif ya da negatif iyon üretecek radyasyon

miktarı olarak tanımlanır.

• 1 Röntgen = 2.58x10-4 Coulomb/kg

Page 52: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Soğurulan Doz

• Soğurulan doz, herhangi bir malzemenin 1 kilogramında

soğurulan radyasyon enerjisi miktarıdır.

• Gray (Gy): herhangi bir maddenin bir kilogramı başına bir

joule’lük enerji soğurulmasıyla meyana gelen herhangi bir

radyasyon miktarıdır.

• 1 Gy = 1 J/kg = 100 rad = 6.24x1012 MeV/kg

Page 53: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Doz Eşdeğeri• Belirli bir maddedeki radyasyon etkileri, pozlanma

miktarından daha çok soğurma dozuna ve enerjisine

bağlıdır.

• Radyasyonun canlı organizmadaki etkisi de buna bağlı

olarak enerji yoğunluğuna bağlıdır.

• Ağır yüklü bir parçacığın canlı bir organizmadan geçişi

esnasında küçük bir hacimde çok sayıda iyonlaşma söz

konusu olduğunda kimysal değişimin şiddetine bağlı olarak

etkiler söz konusudur. Burada devreye Lineer Enerji

Transferi(LET) değeri devreye girer.

• LET değeri, -dE/dx değerinden küçüktür.

Page 54: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Doz Eşdeğeri, yüksek LET’li radyasyonların zarar verici

etkilerini sayısallaştırmak üzere geliştirilmiştir.

Soğurulan dozun kalite faktörü( Q) çarpılmasıyla elde edilir

Kalite Faktörü:birim mesafede aktarılan enerjiye göre belirli

bir radyasyon türü ve enerjisi için kullanılan kavramdır.

H= D.Q

Page 55: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Doz eşdeğerinin eski biri rem’dir. SI sisteminde birim

Sievert’tir.

• 1Sv=100 rem 10μSv= 1mrem

• EŞDEĞER DOZ

• Radyasyona maruz kalan bir insanda meydana gelebilecek zararlı

biyolojik etkileri de ölçebilen bir birime ihtiyaç vardır. Bazı organların

diğer organlar göre radyasyon hassasiyeti farklıdır ve aynı doza karşı

oluşan biyolojik etkide farklıdır.

• Birimi Sievert’tir

• Eşdeğer Doz (ED)= Soğurulan Doz (D)x Kalite Faktörü (QF)

Page 56: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

• Radyasyona maruz kalan bir insanda meydana gelebilecek

zararlı biyolojik etkileri de ölçebilen bir birime ihtiyaç vardır.

• Ayrıca bazı organların diğer organlar göre radyasyon

hassasiyeti farklıdır ve aynı doza karşı oluşan biyolojik etkide

farklıdır.

Page 57: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu (ICRP) tarafından önerilentemel radyasyon korunma standartları:

• Mesleği gereği radyasyonla çalışanlar için bütün vücudun ışınlanma dozlimitleri:

50 mSv/yıl veya 5 rem/yıl

1 mSv/hafta veya 100 mrem/hafta

0,2 mSv/gün veya 20 mrem/gün

• Halk için bütün vücudun ışınlanma doz limitleri:

5 mSv/yıl veya 0,5 rem/yıl

Page 58: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

Kaynaklar

• Glenn F. Knoll Radiation Detection and Measuements,

2000.

Page 59: Radyasyon Madde Etkileşimi

Zümrüt VAROL

TEŞEKKÜRLER