NÖTRONLAR. Nötronların Üretilmesi:

Benzer belgeler
Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

Bölüm 1 Maddenin Yapısı ve Radyasyon. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

İçerik. Temel Atom ve Çekirdek Yapısı RADYASYON TEMEL KAVRAMLAR. Çekirdek. Nötronlar (yüksüz) Elektronlar (-1)

Doz Birimleri. SI birim sisteminde doz birimi Gray dir.

MONTE CARLO. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ. Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü Enstitü Müdürü

NÜKLEER FİSYON Doç. Dr. Turan OLĞAR

Alfalar: M Q. . -e F x Q. 12. Hafta. Yüklü parçacıkların ve fotonların madde ile etkileşimi

Radyasyon, Radyoaktivite, Doz, Birimler ve Tanımlar. Dr. Halil DEMİREL

RÖNTGEN FİZİĞİ X-Işını oluşumu. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Kaynak: Forum Media Yayıncılık; İş Sağlığı ve Güvenliği için Eğitim Seti

FİZ314 Fizikte Güncel Konular

Fisyon,Füzyon, Nükleer Güç Santralleri ve Radyasyon. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ A.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü

Soru 1 (20) 2 (20) 3 (30) 4 (30) Toplam Puan Radyasyon Fiziği Final Sınavı

KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu. Test 1 in Çözümleri

1. Hafta. İzotop : Proton sayısı aynı nötron sayısı farklı olan çekirdeklere izotop denir. ÖRNEK = oksijenin izotoplarıdır.

NÜKLEER REAKSİYONLAR II

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

RÖNTGEN FİZİĞİ 6. X-Işınlarının madde ile etkileşimi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

RADYONÜKLİTLERİN KİMYASI VE ANALİZİ

Hayat Kurtaran Radyasyon

Radyoaktif elementin tek başına bulunması, bileşik içinde bulunması, katı, sıvı, gaz, iyon halinde bulunması radyoaktif özelliğini etkilemez.

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Gamma Bozunumu

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

FİSYON. Ağır çekirdekler nötronla bombardıman edildiklerinde bölünürler.

ALARA RGD RKS SINAVI ÇALIŞMA SORULARI

RADYASYON ve RADYASYONDAN KORUNMA. Cansu Akbay Biyomedikal Yük. Mühendisi Elektrik Mühendisleri Odası Ankara Şubesi

6- RADYASYON KAYNAKLARI VE DOZU

Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü ALFA IŞINLARI

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ

Bölüm 7 Radyasyon Güvenliği. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

RÖNTGEN FİZİĞİ 5 X-ışınlarının özellikleri, kalitesi ve kantitesi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

GAMMA VE X - IŞINLARI

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ DERS. Prof. Dr. Haluk YÜCEL RADYASYON DEDEKSİYON VERİMİ, ÖLÜ ZAMAN, PULS YIĞILMASI ÖZELLİKLERİ

Element atomlarının atom ve kütle numaraları element sembolleri üzerinde gösterilebilir. Element atom numarası sembolün sol alt köşesine yazılır.

BAKIR ATOMUNDA K,L,M ZARFLARI

ESM 309-Nükleer Mühendislik

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

ATOMUN YAPISI ATOMUN ÖZELLİKLERİ

Radyoaktivitenin Canlılar Üzerindeki Etkisi

Nötr (yüksüz) bir için, çekirdekte kaç proton varsa çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde de o kadar elektron dolaşır.

FİZ444 RADYASYON FİZİĞİ DERS NOTLARI

BĠR BETA KAYNAĞININ LÜMĠNESANS ÖLÇÜMLERĠ ĠÇĠN KALĠBRASYONU

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Nükleer Spektroskopi Arş. Gör. Muhammed Fatih KULUÖZTÜRK

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

Atomun Yapısı Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddeyi (elementi) oluşturan ve maddenin (elementin)

X IŞINLARININ ELDE EDİLİŞİ

ÇEKİRDEK KİMYASI. Kimya Ders Notu

ATOM ATOMUN YAPISI 7. S I N I F S U N U M U. Elementlerin tüm özelliğini gösteren en küçük parçasına atom denir.

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

ÇEKİRDEK TEMEL DÜZEY ÖZELLİKLERİ ve ÇEKİRDEK ŞEKİLLERİ ve YOĞUNLUKLARI Çekirdeklerin çok küçük boyutlarına rağmen onların şekilleri ve

Atomlar ve Moleküller

ALFA BOZUNUMU MEHMET YÜKSEL ÇÜ FBE FİZİK ABD ADANA-2010

RADYOAKTİFLİK. Bu çalışmalar sonucunda radyoaktif olarak adlandırılan atomların yüksek enerjili tanecikler ve ışınlar yaydıkları belirlenmiştir.

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Atomsal yapı

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Dalton atom modelinde henüz keşfedilmedikleri için atomun temel tanecikleri olan proton nötron ve elektrondan bahsedilmez.

3- KİMYASAL ELEMENTLER VE FONKSİYONLARI

Theory Tajik (Tajikistan)

RADYASYON FİZİĞİ 4. Prof. Dr. Kıvanç Kamburoğlu

9- RADYASYONUN ETKİ MEKANİZMALARI 9.1- RADYASYONUN İNDİREKT (DOLAYLI) ETKİSİ

BÖLÜM 3: (6,67x10 Nm kg )(1,67x10 kg)»10 36 F (9x10 Nm C )(1,6x10 C) NÜKLEONLAR ARASI KUVVET- NÜKLEER KUVVET

RADYASYON FİZİĞİ 1. Prof. Dr. Kıvanç Kamburoğlu

ÇALIŞMA YAPRAĞI (KONU ANLATIMI)

ÜNİTE 13. Radyoaktivite. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

Elementlerin tüm özelliğini gösteren en küçük parçasına atom denir. Atomu oluşturan parçacıklar farklı yüklere sahiptir. Atomda bulunan yükler;

ATOM ve İZOTOPlar RADYOAKTİVİTE ve RADYASYON. Prof. Dr. Arif Altıntaş

NORMAL ÖĞRETİM DERS PROGRAMI

Radyasyon Ölçüm Cihazları

Alfa Bozunumu Alfa bozunumu

HIZLANDIRICILARDA RADYASYON GÜVENL

BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ

X-Işınları. Gelen X-ışınları. Geçen X-ışınları. Numan Akdoğan.

Radyoaktivite - Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI EĞİTİM TEKNOLOJİLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ Ölçme Değerlendirme ve Açıköğretim Kurumları Daire Başkanlığı

ATOM NEDİR? -Atom elementin özelliğini taşıyan en küçük parçasına denir. Her canlı-cansız madde atomdan oluşmuştur.

ATOM ve İZOTOPLAR. Prof. Dr. Arif Altıntaş.

ATOM MODELLERİ.

2.3 Asimptotik Devler Kolu

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

BÖLÜM 7. ENSTRÜMENTAL ANALİZ YÖNTEMLERİ Doç.Dr. Ebru Şenel

İYON ODALARI VE DOZİMETRE KALİBRASYONLARI

tayf kara cisim ışınımına

T. C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ GAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ FİZİK EĞİTİMİ A. B. D. PROJE ÖDEVİ

Bölüm 5. Tıbbi Görüntüleme Yöntemlerinin Temel İlkeleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

DEMOCRİTUS. Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400 lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus tarafından ortaya konmuştur.

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

Lineer Enerji Transferi (LET) ve Rölatif Biyolojik Etkinin (RBE) Radyobiyolojik Önemi

Radyoaktif Çekirdekler

1. ATOMLA İLGİLİ DÜŞÜNCELER

RADYASYON DEDEKTÖR ÇEŞİTLERİ

RADYASYON ÖLÇME SİSTEMLERİ

Transkript:

1 NÖTRONLAR Nötronların Üretilmesi: Nükleer reaktörler en fazla nötron üreten kaynaklardır. Akıların 10 12-10 14 n.cm -2.s -1 civarında bulunduğu bu reaktörlerde yakıt olarak genellikle yavaş nötronlar için fisyon tesir kesitleri büyük olan, doğal U 235 ile yapay yolla üretilen U 233 ve Pu 239 kullanılmaktadır. Nötron enerjisi ise, fisyon spektrumundaki en büyük değer ile ısıl bölge arasında değişen bir dağılım göstermektedir. Bu nedenle, reaktörlerde ısıl nötron elde etmek için moderatör denilen yavaşlatıcı ortamlardan yararlanılır. Hızlandırılan yüklü parçacıkların bir hedef üzerine düşürülmesi prensibine dayanan nötron jeneratörlerinin en iyi yanı, tek enerjili nötronlar üretmesidir. (,n), (,2n), (p, n) gibi reaksiyonlar sonucu oluşan nötronların enerjisi, gelen parçacık enerjisine ve hedef çekirdek kütlesine bağlıdır. Gelen parçacık enerjisi arttıkca, istenilen enerjide nötron elde etmek için kullanılması gereken hedef çekirdeğin bulunduğu bölge de genişler. Örneğin (,n) reaksiyonları için 20 Mev alfa enerjisinde uygun hedef seçimi çok kolaylaşır. Çünkü bu durumda tüm periyodik çizelge kullanılabilir. Ancak (,n) reaksiyonları, tesir kesitleri düşük olduğundan, yüksek akılara gereksinim gösterirler.

2 Günümüzde, özellikle az gelişmiş ülkelerde, döteryum veya trityum hedeflerden yararlanarak sırasıyla 2.5 ve 14 Mev enerjili nötronlar üreten ve akısı 10 8-10 9 n.cm -2.s -1 civarında olan (p,n) reaksiyonuna dayalı jeneratörler çok kullanılmaktadır. Radyoaktif nötron kaynakları ise hedef madde ile doğal radyoaktif bir kaynağın karışımından oluşmaktadır. Radyoaktif kaynaktan salınan radyasyonların hedefi ışınlaması sonucu oluşan nötronların akısı izotropikdir ve 10 4-10 7 n.cm -2.s -1 arasında değişir. En uygun radyoaktif nötron kaynakları (,n) kaynaklarıdır. En çok kullanılan hedef-radyoaktif madde karışımları ise Polonyum-Berilyum, Radyum-Berilyum, Plutonyum-Berilyum ve Amarisiyum-Berilyumdur. 4Be 9 + 2 He 4 ( 6 C 13 ) * 6 C 12 + 0 n 1 Burada parantes içindeki terime bileşik çekirdek denilir. Üzerindeki yıldız ise bilişik çekirdeğin uyarılmış durumda olduğunu gösterir. Bilşik çekirdek kısa sürede ( < 10-8 sn ) bir nötron yayınlayarak kararlı duruma geçer.

3

4 Nötronların Madde ile Etkilieşmesi: Nötronların yükleri olmadığından, atomun elektronları ile etkileşmeleri çok zayıftır. Bunun yanında yüklü parçacıklara kıyasla avantajları Coulomb bariyeriyle karşılaşmaları nedeniyle çekirdeklere rahatca ulaşabilmeleridir. Nötronların neden olduğu çeşitli reaksiyonlar vardır. Belli bir raksiyonun başlayabilmesi büyük ölçüde nötron enerjisine ve hedef çekirdeğin kütle numarasına bağlıdır. Nötronun madde ile etkileşmesi saçılma ve soğurulma olmak üzere iki ana gruba, saçılma reaksiyonları da esnek ve esnek olmayan saçılma olmak üzere iki alt gruba ayrılır. Esnek saçılmada nötron ve hedef çekirdeğin çarpışmadan önceki ve sonraki kinetik enerjileri toplamı eşittir. Esnek olmayan saçılma durumunda ise gelen nötronun kinetik enerjisinin bir kısmı hedef çekirdeği uyarmak için harcanır. Uyarılmış çekirdek daha sonra gama geçişi ile normal hale döner. Nötron ve protonlar arasında yalnızca esnek çarpışmalar söz konusudur. Oysa, çekirdeklerle hem esnek hem de esnek olmayan çarpışmalar mümkündür. Enerjinin düşük (0.1-10 Mev) ve 10 Mev den büyük olma durumlarında ise sırasıyla esnek ve esnek olmayan çarpışmalar hakimdir. Soğurma reaksiyonları ise, nötronun hedef çekirdekle etkileşmesi sonucu, gamma ışını, nötron ve yüklü parçacıkların salındığı, (n,), (n,p), (n, ), (n,2n) v.s. gibi reaksiyonlardır. Bu reaksiyonların aktivasyon tesir kesiti diye adlandırılan olma olasılığı daha önce de belirtildiği gibi hedef çekirdeğin kütle numarasına ve büyük ölçüde nötron enerjisine bağlıdır. Düşük

5 nötron enerjilerinde ara çekirdeğin uyartılma enerjisi parçacık çıkması için yeterli değildir. Bu durumda, uyarılmış çekirdek gamma ışını çıkararak normal hale döner. Bu nedenle, genel olarak düşük enerjilerde ve kısmen ağır çekirdeklerde (n,) reaksiyonları hakimdir. Nötron enerjisi arttıkça nötron, proton, alfa v.s. gibi parçacıkların çıkma olasılığı da artar. Yüksek nötron enerjilerinde ise fisyon ve çok parçacık salınma olayları gözlenir. Nötron soğurma olayları arasında en önemlilerinden birisi (n,) reaksiyonlarıdır.bu reaksiyonlarda ilgili elementin, kütle numarası bir fazla olan diğer bir izotopu elde edilir. Ürün çekirdek kararlı veya kararsız olabilir. Genellikle kararsız çekirdekler, nötron fazlalığı nedeniyle elektron çıkartarak bozunurlar. Bir Z X A çekirdeğin nötronlarla ışınlaması sonucu oluşan reaksiyon ZX A (n,) Z X A+1 - Z+1Y A+1 ile gösterilebilir. - bozunumu ile birlikte, eğer Y çekirdeği uyarılmış bir durumda bırakılmış ise, gamma ışınları da gözlenir. Bu (gecikmiş) gamma ışınları ile (n,) reaksiyonundan çıkan (ani) gamma ışınları karıştırmamak gerekir. Genelde, nötron aktivasyon analizleri, gecikmiş gamma ışınlarının enerji ölçümleri ile gerçekleştirilir. Eğer element, kütle numaraları birbirini izleyen kararlı izotoplara sahip ise o zaman hafif izotoplar tarafından nötron yakalanması

6 radyoaktivite ölçümü için uygun olmayan kararlı izotopların oluşmasına yol açar. Bu durumda, gözlenecek aktivite, en ağır kararlı izotopun ışınlanmasıyla oluşan aktivitedir. Nötron Aktivasyonu: Bir hedef ışınlandığında, her parçacık bir çekirdek reaksiyonu oluşturmaz. Gelen parçacık ile hedef çekirdeğin etkileşerek bir çekirdek reaksiyonu yapma olasılığına, o reaksiyon için tesir kesiti ( ) adı verilir. Tesir kesitinin birimi yüzey birimi olduğundan, her hedef çekirdek üzerinde gibi belli bir bölge bulunduğu, reaksiyonun, gelen parçacık yalnızca o bölgeye çarptığı zaman olacağı düşünülebilir. Tesir kesiti, tepkimenin türüne ve gelen parçacığın enerjisine bağlıdır. Belirli bir numune, bir parçacık demeti ile ışınlandığında birim zamanda oluşan nükleer reaksiyonların sayısı ( veya reaksiyon hızı) R.S. =.. N ile verilir., birim zamanda birim yüzeye gelen parçacık sayısı yani akı, reaksiyonun tesir kesiti, N ise numunedeki toplam çekirdek sayısıdır.

7 Reaksiyon sonucu oluşan ürün çekirdeklerin radyoaktif olma ve sabiti ile bozunması durumunda bu bağıntı d N dt t N N t şeklini alır. Burada ilk ve ikinci terimler sırasıyla çekirdeklerin çoğalma ve azalma oranlarını gösterir. Bu denklemin (t = 0 anında N t = 0) başlangıc koşulu ile ) çözümü bize N ve A t t N (1 N t e ti) N (1 e ti) bağıntılarını verir. Bu bağıntılarda N t ve A t sırasıyla t i ışınlama süresi sonucu oluşan aktif atomların sayısı ve aktivitesidir.

8

9

10 RADYASYON DOZU Tüm insanlar yaşamları boyunca kozmik ışınlardan, doğal ve yapay kaynaklardan sürekli olarak ışınlanmaktadırlar. 1895 yılında Alman bilim adamı Wilhelm Rontgen tarafından x- ışınlarının keşfinden ve radyasyon yayan cihazların tıp alanında kullanılmaya başlanmasından hemen sonra, radyasyonun bedensel ve kalıtsal etkiler meydana getirdiği anlaşılmış, bu etkilerin belirlenebilmesi için de soğurulan dozun ve ışınlama dozunun dozimetrik sistemlerle tayin edilmesi zorunlu hale gelmiştir. Enerji Transferi Kerma ve Soğurulan Doz Bir foton demetinden ortama enerji transferi iki aşamada olur. İlk aşamada fotonlar bir atomla etkileşir. Bu etkileşme sonucunda bir elelktron meydana gelir. İkinci aşamada meydana gelen bu elektronlar ortama uyarma ve iyonizasyon yoluyla enerji transfer ederler.

11 h Bremsstrahlung (a) h, (b) Delta ışınları K.E. h,, Şekil 5.1. Ortama enerji transferi Şekil 5.1 de bir fotondan ortama enerji transferi gösterilmektedir. Örneğin h enerjisi ile gelen bir foton, ortamdaki serbest elektronlardan birisi ile Compton saçılması yaptıktan sonra h enerjisi ile saçılır. h- h enerji farkını elektrona kinetik enerji olarak verir. a noktasındaki bu enerji transferine Kerma denilir. Elektron yüklü bir parçacık olduğu için, ortamda bulunan ağır çekirdeklerin yakınından geçerken ivmeli hareket yapar. Bunun sonucunda h enerjili Bremstrahlung fotonları oluşur. Elektron, bununla birlikte b yolu boyunca yaptığı küçük çarpışmalar sonucunda enerjisini tamamen ortama aktarır. b yolu boyunca kaybettiği enerjiyede soğurulan doz denilir. Delta ışınlarıda ıismen şiddetli bir elektron elektron çarpışması sonucu

12 oluşan başka bir elektron yoludur. Soğurulan doz Kermaya eşit kabul edilir. Fakat bu Bremstrahlung enerjisi kadar fark gösterir. Kermayı aşağıdaki şekilde tanımlayabiliriz: Kerma: d K Etr dm enerji kütle Burada d Etr, dm kütleli bir hacim elemanı içersinde fotondan elektrona transfer edilen kinetik enerjidir. h enerjili fotonlardan meydana gelen bir foton demeti için Kerma μ K φ( ) E ρ tr şeklinde yazılabilir. Burada Foton akısı ( dn da ), (/) kütle soğurma katsayısı ve E tr her etkileşmede ortamın elektronlarına transver edilen ortalama enerji miktarıdır. Kermanın birimi kg başına Joule dür. Soğurulan dozla bu aynıdır. Fakat Kerma için (Gray gibi) özel bir birim yoktur. ise

13 Gerçekte ortamı ışınlayan fotonun bir spektrumu vardır. Bu spektrum d(h)/d(h) ile tanımlanırsa ozaman Kerma K hν 0 d h dφ h μ(hν) ( ) E ρ tr hd h Spektrumdaki bütün fotonların Kermalarının toplamı ile ifade edilir. Örnek: Akısı 10 14 / m 2 ve enerjisi 10 MeV olan bir foton demetinin Carbonun küçük bir bloğu üzerine geldiğini düşünelim. Kermayı hesaplayınız. Cevap: ( / ) = 0.0196 cm 2 / gr = 0.00196 m 2 / kg E tr = 7.30 MeV K = 10 14 / m 2 x 0.00196 m 2 / kg x 7.30 MeV = 1.43x10 12 MeV/kg

14 1MeV = 1.602x10-12 J ise K = 2.29 J/kg Kerma radyasyon dozimetrisinde faydalı bir kavramdır. Onu hesaplamak kolay fakat ölçmek zordur. Soğurulan doz Kerma ile soğurulan doz arasındaki fark şekil 5.1 de gösterilmiştir. (a) noktasında enerji bir elektrona transver edilir fakat elektrona transver edilen enerjinin tamamı ortam tarafından soğurulmaz. Onun bir kısmı Bremsstrahlung ışıması yapar. Soğurulan doz ortamda kalan gerçek enerjidir ve b yolu ile işaretlenmiştir. Soğurulan doz, vücut dokusu içersinde özel bir noktada soğurulan radyasyon enerjisinin miktarı (konsantrasyonu) şeklinde ifade edilir. Bir x-ışını demetinin şiddeti daha önce belirtildiği gibi soğurmadan dolayı vücudu geçerken azalır. Ancak demetin içinden geçtiği bütün dokular aynı dozu soğurmazlar. Giriş yüzeyine yakın dokularda soğurulan doz, daha derinlerde soğurulanlara göre çok daha fazladır. Radyasyonun yaptığı hasar, radyasyondan alınan enerjinin soğurulmasına bağlıdır. Dozun özel birimi Rad, SI birimi ise Gray dir.

15 Rad maddenin 1 gramına 100 erglik, Gray ise 1 kilogramına 1 joule lük enerji veren radyasyon miktarı olarak tanımlanır: 1 rad = 100 erg/gr 1 Gy = 1 J/kg = 100 Rad. İçinden tek enerjili bir foton demeti geçen bir madde tarafından soğurulan doz (Rad olarak) - 9 E 1.6x10 (erg/kev) T D = M A d 100(erg/g. rad) ile verilir. Burada A ve d sırasıyla (cm 2 ve cm olarak ) maddenin yüzey alanı ve kalınlığı, (gr/cm 3 olarak) yoğunluğu, E T ise (kev) olarak bu hacim içersinde soğurulan ve E T = A.(E). E..d.( ab (E) /) eşitliği ile verilen enerjidir. Yukardaki bağıntıda (E) cm 2 yüzeye düşen foton sayısı, ab / ise maddenin E enerjili foton için kütle soğurma katsayısıdır.

16 Çok enerjili bir foton demeti durumunda soğurulan doz, DM E ( ) max d(e) E( de ab ) 0 L.dE Şeklinde ifade edilir. Burada E max spektrumdaki fotonların maksimum enerjisidir. Örnek : Yoğunluğu 1 gr/cm 3, yüzey alanı 10 cm 2 ve kalınlığı 2 cm olan bir maddede soğurulan toplam enerji 2.5x10 13 Kev ise, bu maddede Rad olarak soğurulan doz miktarı nedir? Cevap: A = 10 cm 2 d = 2 cm = 1 gr / cm 3 M = A.d. = 10 cm 2 x 2 cm x 1 gr / cm 3 M = 20 gr

17 2.5x10 13 kev 1.6x10-9 (erg/kev) D M = 20gr 100(erg/g.rad) D M 4x10 = 4 2x10 3 erg (erg/rad) D M = 20 rad Işınlama ( Exposure ) Yalnızca x ve gamma ışınları için tanımlanan ışınlama, radyasyon demetinin bir özelliğidir ve soğurma dozunu ifade etmez. Işınlama özel birimi Röntgen, SI birimi ise C/kg dır. Röntgen 1 kg havada 2.58x10-4 C luk + ve - iyonlar oluşturan radyasyon miktarıdır. Bu durumda R = 2.58 x 10-4 C/kg veya 1 C/kg = 3876 R

18 dır. Bir iyon çifti 1.602 x 10-19 C luk yük taşır. Buna göre bir kg havada oluşan iyon çiflerinin sayısı 1.611 x 10 15 dir. Havada bir iyon çifti oluşması için için gerekli olan ortalama enerji 5.416 x 10-18 Joule dür. Bu durumda 1 Rontgenlik ışınlama sonucu bir kg havada soğurulan enerji 0.00873 Joule e eşit olur. Işınlama genellikle, ölçüm noktasına konulan bir iyon odası ile ölçülür. Bir x-ışını kaynağından, A cm 2 lik bir alana N tane tek enerjili foton geldiğinde, havadaki ışınlama Röntgen biriminde NE (E) (erg/kev) X = ( 1.6x10-9 ab ) A hava 100(erg/g. rad)0.873(rad/r) şeklinde yazılabilir. Burada E kev olarak gelen foton enerjisi ve ( ab (E)/) hava E enerjisinde cm 2 /gr olarak havanın kütle soğurma katsayısıdır. Çok enerjili bir foton demeti için havadaki ışınlama, yukardaki denklemin E enerjisi üzerinden integrali alınarak -9 (E) max d (E) (erg/kev) X = E( de 1.6x10 E ab ) 0 de Hava 100(erg/g. rad)0.873(rad/r)

19 şeklinde elde edilir. Burada (E)/dE, de enerji aralığında birim yüzeye gelen foton sayısıdır. Soğurulan doz ile ışınlama arasındaki bağıntı: dönüşüm faktörü Tek enerjili fotonlar için, soğurulan doz ile ışınlama arasındaki bağıntı yukardaki denklemler kullanılarak f ( E) ab [ D ] M M = 0.873 (rad / R) X ( E) ab [ ] hava şeklinde elde edilir. Teşhis radyolojisinde kullanılan çok enerjili bir demet için ise f D X M 0.873 0 0 E E max max d( E) E( de d( E) E( de ab ab ( E) ( E) ) ) M Hava de de (rad / R)

20 bulunur. Burada D M rad olarak maddede soğurulan doz, X ise Röntgen olarak ışınlama dozudur. kvp, HVL ve maddeyle değişen f oranına, (ışınlama dozundan soğurulan doza) dönüşüm faktörü adı verilir. yukardaki bağıntıda [ ab (E) / ] M ve [ ab (E) / ] Hava sırasıyla maddenin ve havanın E enerjisinde kütle soğurma katsayılarıdır. Eğer f ve (serbest hava odalı dedektör veya TLD ile ölçüleben) Röntgen olarak X değerleri biliniyorsa D M = f. X bağıntısından madde tarafından soğurulan doz rad cinsinden hesaplanabilir. Hava için f in değeri 0.873 (rad/r) olduğuna göre, X Röntgenlik bir ışınlama sonucu havada soğurulan doz D = 0.873. X rad dır. Örnek: Bir X-ışını tüpünün fokal noktasından 100 cm uzaklıkta, bir şutlama sonucu ölçülen ışınlama (Exposure) miktarı 100 Rontgen ise, bu noktada havada soğurulan doz Rad olarak nedir. Cevap:

21 X = 100 R f =0.873 rad / R D hava = f. X D hava = 0.873 rad/rx100 R = 87.3 rad