Doğal bor mineralleri kullanarak radyasyon dozimetresi geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında; iyonlaştırıcı radyasyonun bulunduğu bölgelerde yaşayan ve/veya çalışan farklı sektördeki insanların soğurdukları radyasyon dozunun belirlenebilmesi için, doğal bor minerallerinden radyasyon dozimetresi olarak geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada Balıkesir'de Bigadiç bölgelerinden farklı bölgelerinden temin edilen doğal bor minerallerinden Kolemanit-1, Kolemanit-2, İnyoit ve Üleksit kullanılmıştır. Kayaç olarak temin edilen minerallerin yapı analizi X-Işını Difraksiyon Yöntemi (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskop (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDX) analizi ile gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçlarına göre, doğal bor minerali Kolemanit-1 ve Kolemanit-2 monoklinik yapıda olup, kristalit boyutları sırasıyla 39,45 nm ve 39,36 nm'dir. Doğal bor minerali Üleksit triklinik yapıdadır ve kristalit boyutu 41,26 nm'dir. Doğal bor minerali İnyoit ise monoklinik yapıda olup kristalit boyutu 39,37 nm'dir. Yapı morfolojisi için SEM analizi, elementel analiz için de EDX analizi gerçekleştirilmiştir. Elementel analiz sonucunda, doğal bor minerali Kolemanit örneğinin yapısında B,O,Sr,Ca elementleri, doğal bor minerali Üleksit örneğinin yapısında C,O,Na,Ca elementleri, doğal bor minerali İnyoit örneğinin yapısında ise O,Ca elementleri tespit edilmiştir. Tez süresince çalışılan doğal Bor mineralleri farklı ışınlama kaynakları ile cGy (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 cGy), Gy (6,9) ve kGy (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 kGy) mertebelerinde ışınlanmıştır. Bu ışınlama çalışmalarına ek olarak örneklerin UV ışınlama çalışmaları da gerçekleşmiştir. Geliştirilmesi amaçlanan radyasyon dozimetresi malzemesinin incelenmesi, ağırlıklı olarak Elektron Spin Rezonans (ESR) Spektroskopisi ile yapılmıştır. ESR için optimum deney şartlarının belirlenmesi için mikrodalga gücü ve modülasyon genliği çalışmaları yürütülmüş ve optimum mikrodalga gücü 1 mW ve optimum modülasyon genliği 1 G olarak belirlenmiştir. ESR spektroskopisinde önemli bir spektral parametre olan spektroskopik yarılma çarpanı g-değeri; doğal bor minerali Kolemanit-1 ve Kolemanit-2 örneği için sırasıyla 2,0021 ve 2,0011 olarak belirlenmiştir. Doğal bor minerali Üleksit örneği için g-değeri 2,0016 ve İnyoit için ise 2,0009'dur. Tepeden tepeye çizgi genişliği ∆Hpp değeri ise Kolemanit-1 için 4,56 G, Kolemanit-2 için 7,10 G, Üleksit için 6,55 G ve İnyoit için 6,32 G'dir. Tez kapsamında incelenen doğal Bor minerallerinin doza bağımlılıklarının cGy ve Gy ışınlamaları için çok düşük olduğu, kGy mertebesindeki ışınlamalar için ise tüm örnekler için ESR sinyal şiddet değerlerinde artış olduğu görülmüştür. İncelenen numuneler arasında doz- cevap bulguları en yüksek olan numune Kolemanit-1 ve Kolemanit-2 olarak belirlenmiştir. Bununla beraber ışınlanan örneklerinin ESR sonuçları detaylandırıldığında, ışınlanan örneklerin bazı radyasyona hassas ve kararlı rezonans piklerinin dozimetrik amaçlı kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Bu bağlamda ışınlanan doğal Bor minerallerinden oluşturulan doz-cevap eğrileri ve zaman incelemesi çalışmaları irdelendiğinde; Kolemanit-1 ve Kolemanit-2 örnekleri için sırasıyla 2 nolu ve 4 nolu rezonans piklerinin radyasyona duyarlı olmaları ve daha kararlı olmaları (zamana bağlı sönüm oranında azalma Kolemanit-1'de %40, Kolemanit-2'de %20) nedenleri ile doz ölçümlerinde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Üleksit ve İnyoit için ise, sırasıyla 7 nolu ve 8 nolu rezonans piklerinin toplamının (orta pik) dozimetrik özelliğinin fazla olduğu sonucuna ulaşılmıştır. UV ışınlamanın etkisi ile ışınlanmış ve ışınlanmamış Kolemanit-1 ve Kolemanit-2'de spektrumdaki pik şiddetlerinde anlamlı bir fark olmamıştır, Üleksit ve İnyoit'de spektrumdaki mangan pik şiddetlerinde artış olmuştur. Tez kapsamında; incelenen örneklerin dozimetrik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla kullanılan ESR ölçümlerine tamamlayıcı bilgiler verebilmesi amacıyla Termolüminesans (TL) çalışmaları da cGy, Gy ve kGy mertebelerinde ışınlanan örnekler için yürütülmüştür. Gerçekleştirilen TL çalışmaları, ışınlanmış ve ışınlanmamış doğal Bor minerallerinde anlamlı bir farkın olmadığını göstermiştir.