Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Geriye dönük ( Retrospektif ) Dozimetre Olarak Kullanımının Geliştirilmesi

Transkript

1 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Geriye dönük ( Retrospektif ) Dozimetre Olarak Kullanımının Geliştirilmesi Doktora tezi Ülkü Rabia YÜCE Danışman : Yrd. Doç. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Fizik Mühendisliği Mayıs

2 İÇERİK 1. GİRİŞ 1.1 Termolüminesans (TL) ve Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) 1.2 TL ve OSL Teknikleri İle Geriye Dönük (Retrospektif) Dozimetri Uygulamaları 1.3 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Kullanımı 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ve ARAŞTIRMA BULGULARI 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi 2.2 Deproteinize Edilmiş Antropolojik Diş ve Kemiklerin Lüminesans Ölçümleri 2.3 Deproteinize Edilmiş Taze (Genç) Diş minesi Örneklerinin Lüminesans Ölçümleri 3. SONUÇLAR 2

3 1.1 Termolüminesans (TL) ve Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) 3

4 OSL şiddet (a.u) 1.1 Termolüminesans (TL) ve Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) Zaman (sn) 4

5 1.1 Termolüminesans (TL) ve Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) FELDSPAT KUVARS 500 μm 250 μm nm, IRSL nm, OSL, BLSL 5

6 1.2 TL ve OSL Teknikleri İle Geriye Dönük (Retrospektif) Dozimetri Uygulamaları YAŞ = Eşdeğer doz (De) / Yıllık doz (Da) KAZA DOZU = Eşdeğer doz (De) Taban seviye dozu (B) 6

7 1.2 TL ve OSL Teknikleri İle Geriye Dönük (Retrospektif) Dozimetri Uygulamaları MAAD SAR doğal L i L i doğal D i D i 7

8 1.3 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Kullanımı DİŞ ve KEMİK YAPISI Kemik Dentin Mine Kalsiyum (Ca) 37,44 36,80 37,70 Fosfor(P) 16,7 17,62 17,80 Ca/P oranı ,62 1,64 Potasyum (K) 0,03 0,05 0,08 Karbonat CO 3 6,60 5,8 3,60 Toplam inorganik 65, ,0 Toplam organik 25,0 20 1,5 Su ,5 Hidroksiapatit :{Ca9[(PO4)4.5(CO3)1.5](OH)1.5} 8

9 1.3 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Kullanımı Jasinka ve Niewiadomski (1970): Fosil kemiklerinin TL tekniği ile analizi Christodoulide ve Fremlin (1971): Fosil kemiklerinin TL tekniği ile analizi Kolberg ve Prydz (1974): Sodyum hidroksit ile dişleri ve hayvan kemiklerinin TL analizi deproteinize edilmiş insan Driver (1979): Etilendiamin ile deproteinize edilmiş mercan iskeletleri ve deniz kabuklarının TL analizi. Benkö ve Koszorus (1980): Antropolojik insan diş minesi örneklerinin TL tarihlendirme çalışmalarına uygunluğunun araştırılması Mc Cutcheon (1996) : Yanmış kemiklerde TL analizi Godfrey -Smith ve Pass (1997): Sodyum hidrokisit ile deproteinize edilmiş taze (genç) diş minesinde kızılötesi (IR) ve yeşil ışık uyarma altında OSL analizi. Yukihara vd. (2007),Godfrey-Smith (2008): İşlem görmemiş taze (genç) diş minesinin mavi ışıkla uyarma altında OSL analizi. 9

10 1.3 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Kullanımı 10

11 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi MARDİN Kemiğin üzerine yapışmış toprak örnekleri üzerindeki eşdeğer doz, SAR ile belirlendi. 11

12 OSL Intensity Photons (/s) SAR: Tek tablet yineleme yöntemi 8x10 4 4x10 4 6x10 4 3x10 4 OSL Signal (Regenerated) (Natural) OSL sinyali 4x10 2x x10 2x Stimulation Time (s) Uyarma zamanı (sn) Örnek uyarılarak doğal sinyali ölçülür. 8x10 4 Dose Response Curve OSL sinyali Örnek dozlanır. Örnek uyarılır ve doz sinyali ölçülür. Orjinden doz sinyaline kadar interpolasyon yapılarak doğal sinyale karşılık gelen doz belirlenir. 6x10 4 4x10 4 2x10 4 OSL Data Dose (Gy) Doz (Gy) 12

13 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi Gy Gy Doz (Gy) Doz (Gy) Gy Doz (Gy) 13

14 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi Yıllık Doz (Gy/yıl) 14

15 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi Tablo 2.1 İnsan kemikleri üzerine yapışmış toprak örnekleri ile aynı mezardan çıkarılmış çanak çömlek örneklerinin IRSL ve TL yaşları. Örnek Teknik Eşdeğer Doz (Gy) Yıllık Doz (mgy/yıl) Yaş (yıl) NSB1 TL IRSL NSB2 TL NSB3 TL NSB4 IRSL

16 2.1 Antropolojik İnsan Kemikleri Üzerine Yapışmış Toprak Örneklerinin IRSL Tarihlendirmesi Meriç vd

17 2.2 Deproteinize Edilmiş Antropolojik Diş ve Kemiklerin Lüminesans Ölçümleri Hidroklorik asit (HCl) + Hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) ile deproteinize edilerek IRSL analizleri yapıldı. 17

18 2.2.1 Hidroklorik asit ve hidrojen peroksit ile deproteinize edilmiş domuz dişi ve insan kemiklerinin lüminesans ölçümleri a: Kemiğin dış kısmı 20,40 ve 80 Gy b:kemiğin iç kısmı c: Domuz dişi 18

19 2.2.1 Hidroklorik asit ve hidrojen peroksit ile deproteinize edilmiş domuz dişi ve insan kemiklerinin lüminesans ölçümleri a: Kemiğin dış kısmı b:kemiğin iç kısmı c: Domuz dişi 19

20 2.2.1 Hidroklorik asit ve hidrojen peroksit ile deproteinize edilmiş domuz dişi ve insan kemiklerinin lüminesans ölçümleri Tablo 2.2 HCl ve H asitleri ile deproteinize edilen kemik örneklerinin ve işlem görmemiş toprak örneklerinin XRF sonuçları Element Boyut İnsan kemiği Toprak Na 2 O % MgO % Al 2 O 3 % SiO 2 % P % Cl % MnO % Fe 2 O 3 % Ni ppm As ppm Rb 2 O ppm Y ppm Sn ppm Ba ppm V 2 O 5 %

21 2.2.1 Hidroklorik asit ve hidrojen peroksit ile deproteinize edilmiş domuz dişi ve insan kemiklerinin lüminesans ölçümleri Meric vd

22 2.2 Deproteinize Edilmiş Antropolojik Diş ve Kemiklerin Lüminesans Ölçümleri Hidrazin (N 2 H 4 ) ve Etilendiamin (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 ) kimyasalları ile deproteinize edilerek OSL analizleri yapıldı 22

23 Foton sayım / 0.16 sn Foton sayım / 0.16 sn Foton sayın / 0.16 sn Hidrazin ile deproteinize edilen insan diş ve kemiklerinin lüminesans ölçümleri Gy, tibia Gy, kafatası Zaman (sn) Zaman (sn) Gy,tüm diş Zaman (sn) 23

24 Foton sayım / 0.24 sn İntegre edilmiş foton sayımı (1-5 sn) Hidrazin ile deproteinize edilen insan diş ve kemiklerinin lüminesans ölçümleri Gy, diş minesi Deproteinize edilmiş İşlem görmemiş Zaman (sn) Doz (Gy) 24

25 Fotın sayım / 0.24sn Hidrazin ile deproteinize edilen insan diş ve kemiklerinin lüminesans ölçümleri Işınlandıktan Sonra Hidrazin ile Deproteinize Edilen Antropolojik Diş Minesinin OSL Cevabı Gy ışınlandıktan sonra deproteinize edilmiş 90 Gy ışınlandıktan sonra işlem görmemiş Zaman (sn) 25

26 Foton şiddet / 0.16 sn Foton sayım / 0.16 sn Foton sayım / 0.16 sn Etilendiamin ile deproteinize edilen insan diş ve kemiklerinin lüminesans ölçümleri Gy,tibia Gy,kafatası Zaman (sn) Zaman (sn) Gy,tüm diş Zaman(sn) 26

27 2.2 Deproteinize Edilmiş Antropolojik Diş ve Kemiklerin Lüminesans Ölçümleri Tablo 2.3 Kullanılan deproteinizasyon yöntemleri ve antropolojik örnekler üzerindeki OSL hassasiyeti OSL hassasiyeti İnsan bacak kemiği (tibia) Domuz dişi (tüm diş) İnsan kafatası kemiği İnsan tüm diş İnsan diş minesi Hidroklorik asit + hidrojen x peroksit Hidrazin x - x x Etilendiamin x - x x x 27

28 2.3 Deproteinize Edilmiş Taze (Genç) Diş Minesi Örneklerinin Lüminesans Ölçümleri Hidrazin Etilendiamin Sodyum hidroksit (NaOH) Türkiye nin çeşitli hastane ve muayenehanelerden toplanan diş örneklerinin mine kısımları diş firezi kullanılarak mikron boyutlarında ayrıldı. 28

29 Foton Sayımı / 0.24sn Foton sayımı / 0.24 sn Hidrazin ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri ,53 Gy 10,71 Gy 22,95 Gy 45,9 Gy Deproteinize edilmiş diş minesi İşlem görmemiş diş m inesi 46 Gy Zaman (sn) Zaman(sn) 29

30 Normalize edilmiş foton sayımları / 5s Net foton sayım / 5 sn Hidrazin ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri Gy Zaman ( Saaat ) Dose (Gy) 30

31 2.3.1 Hidrazin ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri Yüce vd

32 2.3 Deproteinize Edilmiş Taze (Genç) Diş Minesi Örneklerinin Lüminesans Ölçümleri Hidrazin ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri Taze (genç) mine örnekleri 90 Gy beta dozlandıktan sonra hidrazin ile deproteinize edildi. 90 Gy dozlamadan sonra hidrazin ile deproteinize edilen genç mine örneklerinin OSL okumaları sonucu yüksek hassasiyette OSL sinyalleri gözlenmedi!!! 32

33 Foton sayım / 0.16sn Etilendiamin ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri Gy Zaman(sn) 33

34 Foton sayım / 0.16 sn Sodyum Hidroksit ile deproteinize edilen taze (genç) diş minesi örneklerinin lüminesans ölçümleri Gy 15 Gy 7.5 Gy Zaman (sn) 34

35 2.3 Deproteinize Edilmiş Taze (Genç) Diş Minesi Örneklerinin Lüminesans Ölçümleri Tablo 2.4 Kullanılan deproteinizasyon yöntemleri ve taze (genç) diş minesi üzerindeki OSL hassasiyeti Deproteinizasyon yöntemi İnsan diş minesi OSL hassasiyeti Minimum ölçülebilir doz Hidrazin 1.53 Gy ve üzerindeki beta dozları Etilendiamin x - Sodyum hidroksit 7.5 Gy ve üzerindeki beta dozları 35

36 TL şiddet (a.u) TL şiddet (a.u) Taze ve Antropolojik Diş Minesinin TL Ölçümleri İşlem görmemiş Gy Sıcakklık (derece) Antropolojik mine Taze mine Gy Antropolojik mine Taze mine Sıcaklık (derece) 36

37 TL şiddet (a.u) TL şiddet(a.u) Taze ve Antropolojik Diş Minesinin TL Ölçümleri Hidrazinden sonra Taze diş minesi Gy Gy Antropolojik diş minesi İşlem görmemiş Deproteinize edilmiş Sıcaklık(derece) Sıcaklık (derece) 37

38 DİŞ ve KEMİK YAPISI

39 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Geriye dönük ( Retrospektif ) Dozimetre Olarak Kullanımının Geliştirilmesi SONUÇLAR Yuce, Ü.R., Meric, N., Atakol, O., Yaşar, F Dose response of hydrazine-deproteinated tooth enamel under blue light stimulation.radiation Measurements (basımda). Meric N., Koşal, M., Atlıhan, M.A,Yüce, Ü.R OSL properties of anthropological bone and tooth. Radiation Physics and Chemistry, 77/6, Meric N., Koşal, M., Atlıhan, M.A, Yüce, Ü.R., Çınaroğlu, A Infrared stimulated luminescence and thermoluminescence dating of archaeological samples from Turkey. Geochronometria, 34, Bu tez çalışmasının bir kısmı OSL ve TL Teknikleri ile İnsan Dişlerinin Retrospektif Dozimetri Olarak Kullanımının ve Tarihlendirilmesinin Geliştirilmesi (108T042 - TUBİTAK) konulu proje tarafından desteklenmiştir. 39

40 Diş ve Kemik Örneklerinin Lüminesans Tekniklerde Geriye dönük ( Retrospektif ) Dozimetre Olarak Kullanımının Geliştirilmesi Planlanan çalışmalar Işınlandıktan sonra hidrazin ve sodyum hidroksit kimyasalları ile deproteinize edilen taze diş minesi örneklerin OSL analizleri literatüre sunulması planlanmaktadır. Öneriler Işınlandıktan sonra hidroklorik asit ve hidrojen peroksit kimyasalları ile deproteinize edilen yeterince eski insan tibia kemiklerinin OSL analizi yapılabilir. 90 Gy den daha düşük beta dozları ile ışınlandıktan veya sistemli bir kazı çalışmasından çıkarıldıktan sonra hidrazin ile deproteinize edilen yeterince eski antropolojik diş minesi örneklerinin OSL analizleri yapılabilir. Laboratuvar şartlarında örnekteki OSL hassasiyetini ve kararlılığını koruyacak yeni örnek hazırlama yöntemleri denenebilir. Farklı filtre kombinasyonları kullanılarak yeni ölçüm teknikleri araştırılabilir. 40

41 Teşekkürler Ülkü Rabia YÜCE Ankara, Mayıs 2010