Tıbbi radyasyon zırhlamalarında kullanılabilecek çok fonksiyonlu mikro/nano kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve dozimetrik özelliklerinin i̇ncelenmesi

Abstract

Bu doktora tez çalışması, farklı enerji seviyelerindeki iyonize radyasyonun zırhlanmasında başarılı yeni nesil, hazırlama prosedürü kolay, kütlece hafif, kurşun içermeyen çevre dostu mikro ve nano yapılı kompozit malzemeleri üretmeye, radyasyon zırhlama özelliklerini deneysel ve teorik olarak tespit etmeye odaklanmıştır. Bu bağlamda, mevcut tez araştırmasında A: BaO ve Bi2O3, W, Agmikro ve Agnano olmak üzere x'in 0 ile %35 arasında değiştiği (100-x)%Na2Si3O7/(x)%A formülüne uyan camsı yapılı kompozitler bilimsel literatürde ilk kez üretilmiş ve ilgili örneklerin belli enerjilerde elektromanyetik ışınları zırhlama özellikleri hem deneysel olarak hem de MC ile tespit edilmiştir. Bu çalışmada Na2Si3O7, kompozitlerin ana bileşeni olarak seçilmiş ve mikro/nano yapılı bileşikler ve elementlerle güçlendirilmiştir. Saf Na2Si3O7 ile birlikte tüm numunelerin zırhlama performansları NaI(Tl) sintilasyon detektörü kullanılarak, Ba-133 radyoaktif kaynağından elde edilen 81 ve 356 keV pik enerjili fotonlar için tespit edilmiştir. Ölçümlerle, tüm örneklerin 𝜇𝜇 / 𝜌𝜌, 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻, 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑣𝑣𝑣𝑣 𝜆𝜆 değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, karşılaştırma yapılabilmesi amacıyla MC simülasyon kodu xviii kullanılarak ilgili değerlerin yanında 𝐻𝐻∗(𝑑𝑑), 𝐾𝐾𝑎𝑎 ve 𝛷𝛷 ölçümleri yapılmıştır. Simülasyon çalışmasında geniş bir enerji aralığındaki (25 keV-1000 keV) etkileşimler ele alınmıştır. Bu bağlamda, 𝜇𝜇 �𝜌𝜌 değerleri için düşük enerji bölgesinde W katkısının, yüksek enerji bölgesinde ise Bi2O3 katkısının en başarılı sonuçları verdiği görülmüştür. Oluşturulan kompozitlerin zırhlama kapasitelerinin değerlendirilmesi adına ilgili enerjilerde çevre dozu ölçüm sonuçları kıyaslandığında düşük enerji bölgesinde (<100 keV) BaO’in ve Agnano‘nun yüksek katkı oranları, orta enerji bölgesinde (100 keV<E<356 keV) Bi2O3’in orta ve yüksek katkı oranları için en düşük dozların okunduğu görülmektedir. Yüksek enerji bölgesinde (>356 keV) ise Bi2O3’in avantajlı görülmesine karşın Agnano’nun yüksek katkı oranlarının Bi2O3’e yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Öte yandan deneysel ve simülasyon sonuçlarına göre, Agnano partiküllerin mikro boyutlara göre Na2Si3O7 daha iyi bir radyasyon zırhlama özelliği kazandırdığı gösterilmiştir. Tüm veriler birlikte değerlendirildiğinde, düşük maliyetli, mekanik dayanıklılığı yüksek ve kütlece hafif bu camsı yapılarının geleneksel malzemelere göre güvenilir ve etkin bir alternatif olabileceği gösterilmiştir.