TÜRK FİZİK DERNEĞİ 29. ULUSLARARASI FİZİK KONGRESİ G A ZİANTEP İLİ VOLKANİK KAYAÇLARINDAN ELDE EDİLEN TERMOLÜMİNESANS TEPE ŞİDDETLERİNİN TAVLAMA İLE DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ H. Toktamış, S. Zuhur, D. Toktamış, E. Boz, F. Savrun, A. Tunç Gaziantep Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü szuhur@gantep.edu.tr Bodrum Eylül 2012
Özet B a z a l t, s i y a h ve s e r t y a p ı y a s a h i p v o l k a n i k k a y a ç t ü r l e r i n d e n b i r i o l u p, m a g m a a k ı n t ı l a r ı n ı n s o ğ u y u p b ü z ü l m e s i n d e n m e y d a n a g e l m i ş t i r. Bu ç a l ı ş m a d a G a z i a n t e p i l i n i n K a r a t a ş b ö l g e s i n d e n t o p l a n a n, b a z a l t o l a r a k t a b i l i n e n v o l k a n i k k a y a ç l a r ı n, t e r m o l ü m i n e s a n s ı ş ı l d a m a e ğ r i l e r i n i n t e p e ş i d d e t l e r i n i n t a v l a m a e t k i l e r i a r a ş t ı r ı l d ı.
Giriş: Bazalt, yerkabuğunun çatlaklarından dışarı çıkan erimiş lavların soğuyup katılaşmasıyla oluşan volkanik bir kayaç türüdür. Bazaltların rengi kurşuni ya da siyah, yoğunluğu da öbür volkanik kayaçların çoğundan daha fazladır. Yeryüzünde çok yaygın olan volkanik kayaçlara oranla silis içeriği daha düşük, demir ve magnezyum oranı ise oldukça yüksektir. Yapısındaki başlıca mineraller feldispat, piroksen, olivin ve demir oksitleridir. Bazalt kayaçlarının hemen hepsi kristalli yapıdadır. BAZALT
Lüminesans veya Işıldama, kuvars, feldispat ve kalsit gibi kristal yapıdaki yarı iletken veya yalıtkan malzemelerin siyah cisim ışımasına ek olarak elektromanyetik ışınım yayması olayıdır. LÜMİNESANS
Termolüminesans ısıtıldığı zaman yalıtkan yada yarıiletken malzemelerden ışığın yayımıdır. Termolüminesans (TL) radyasyondan enerjinin ilk soğurulmasını takip eden katının ısıtılması süresince meydana gelen ışık yayımıdır. (ışığın termal olarak uyarılmış yayımıdır, çoğunlukla görünür ışık yayımıdır. -örneğin ultraviyole yada yüksek enerjili radyasyon). TERMOLÜMİNESANS
MATERYAL (NUMUNELER): Bu çalışmada kullanılan numuneler Yavuzeli bazaltı olarak tanımlanan ve Gaziantep ilinin Karataş bölgesinden toplanan volkanik kayaçlardır. Bu bölgeden toplanan numuneler kırmızımsı, koyu kahve, koyu gri ve siyahımsı, renkli, tabakasız, yer yer çok kalın tabakalı, gözenekli, gözenekler kalsit dolgulu olup, genel olarak lav akıntısından oluşmuştur. YAVUZELİ BAZALTI
Numune Hazırlama: Karataş Bölgesinden taşlar toplandı. Toplanan taşlar öğütüldü. A. TUNÇ HCl ve HF asidi ile yıkanıp organik ve kirlerden arındırıldı ve kurumaya bırakıldı. Farklı boyutlara ayırmak için elendi. D. TOKTAMIŞ S.ZUHUR F. SAVRUN E. BOZ NUMUNE HAZIRLAMA
DENEYSEL YÖNTEM ve SONUÇLAR: BOYUT DEĞİŞİMİ DENEYİ Harshaw 3500 TLD okuyucusu ile doğal radyasyon okundu. Yaklaşık 35 Gy radyasyona maruz bırakıldı. TLD okuyucu kullanılarak numunenin ışıldama eğrileri elde edildi. Fon(Background) radyasyonu okundu. Bu işlem 50-75-100-125-200-250-400 micron numuneler için ayrı ayrı yapıldı. Elde edilen dataların grafikleri çizildi. BOYUT DEĞİŞİMİ Harshaw 3500 TLD okuyucusu
A. TUNÇ D. TOKTAMIŞ E. BOZ F. SAVRUN S.ZUHUR BOYUT DEĞİŞİMİ
TAVLAMA SICAKLIĞI DEĞİŞİMİ DENEYİ St 90 beta kaynağı 5 farklı numunenin uygun boyutu alındı. Her numune 500-600-700-800-900-1000 0 C ye kadar 30 dk tavlandı. Numuneler daha sonra yaklaşık 35 Gy radyasyona tabi tutuldu. TLD okuyucuda ışıldama eğrileri elde edildi ve grafikler çizildi. Her bir numunenin TL ışıldama eğrilerinin sıcaklıkla değişimi gözlendi. TAVLAMA SICAKLIĞI
A. TUNÇ 125-200 micron D. TOKTAMIŞ 75-100 micron E. BOZ 200-250 micron F. SAVRUN 75-100 micron S.ZUHUR 50-75 micron TAVLAMA SICAKLIĞI
TAVLAMA SÜRESİ DEĞİŞİMİ DENEYİ 5 farklı numune için en uygun tavlama sıcaklığı seçildi. Bu tavlama sıcaklığında 15-30-60-90-120 dk numuneler tavlandı. Yaklaşık 35 Gy radyasyona tabi tutuldu. TLD okucuyucusunda okundu ve grafikler çizildi. Her bir numunenin farklı tavlama sürelerindeki TL ışıldama eğrilerinde değişiklikler gözlemlendi. Protherm Fırın TAVLAMA SÜRESİ
A.TUNÇ 500C D. TOKTAMIŞ 1000C E. BOZ 900C F. SAVRUN 700C S.ZUHUR 500C TAVLAMA SÜRESİ
SONUÇLAR Bazalt Termolüminesans özellik göstermiştir. Tavlama ışıldama eğrisini etkiliyor ve 150-160C ve 300-400C civarında yeni pikler oluşturuyor veya var olan piklerin şiddetini etkiliyor. Tavlama sonucu kristal yapı net değişikliklere uğramıştır. Tavlama süresinin çok büyük etki yaratmadığı görülmüştür. Işıldama eğrilerinin parçacık boyutundan bağımsız olduğu gözlemlenmiştir.
TEŞEKKÜRLER
Olivin, yüksek sıcaklık silikat minerali ailesidir. The mineral olivine (when of gem-quality, it is also called peridot and chrysolite), is a magnesium iron silicate with the formula (Mg,Fe) 2 SiO 4. It is a common mineral in the Earth's subsurface but weathers quickly on the surface. Piroksen Değişik kimyasal kompozisyona sâhip kayaç teşekkül ettirici silikat mineralleri grubunun ortak adı. Mineraldeki silisyum/oksijen oranı 1/3 tür. Böylece grup formülü MSi2O6 şeklinde olur. Burada M iki değerlikli bir metali gösterir ve bu ekseriyâ Ca, Mg ve Fe dir. Piroksenlerin kristal yapısı, bitişiklerindeki dörtyüzlülerle iki oksijen atomu paylaşan tekil silisyum dörtyüzlüleri zincirlerinden meydana gelir. Kristaller uzamış biçimlidir ve yaklaşık 90 de iki farklı dilimin özelliğine sâhiptir.