Türkiye kaynaklı doğal kuvarsın lüminesans özellikleri ve geriye dönük dozimetri çalışmalarında kullanımı

Abstract

Lüminesans yöntemleri ile tarihlendirme veya geriye dönük doz çalışmalarında, bir malzemenin yaşından veya bir radyasyon kazasından dolayı maruz kaldığı radyasyon dozu, ilgili malzemenin laboratuarda enerjisi bilinen foton kaynaklarıyla ışınlanması sonunda meydana gelen lüminesans şiddetlerinin karşılaştırılmasıyla hesaplanabilir. Bu tür çalışmalarda, radyasyon güvenliği açısından yüksek enerjili foton kaynağının çalışılan ortama kurulması uygun olmadığından genellikle düşük aktiviteli (0.37-1.48GBq) beta kaynakları (90Sr/90Yr) kullanılmaktadır. Lüminesans cihazlarına monte edilmiş veya laboratuar ortamında ışınlama için özel bir düzenek içine yerleştirilmiş beta kaynağından yayılan beta parçacıkları ve onun neden olduğu saçılan fotonların enerjisinin ölçümünün zorluğundan soğrulan doz hesabının yapılması oldukça güçtür. Bu durumda; belirli bir maddenin ışınlanması amacı ile kullanılan beta kaynağının kalibrasyonu enerji dağılımı iyi bilinen bir foton kaynağı ile ışınlanarak elde edilen lüminesans şiddetlerinin karşılaştırılması ile yapılır. Bu çalışmada, lüminesans laboratuarlarında kullanılan beta kaynak kalibrasyonunun, tarihlendirme ve geriye dönük dozimetrede çalışmalarında yaygın olarak kullanılan bir mineral olan kuvars tanecikleri ile yapılması amaçlanmıştır. Sivrihisar'dan toplanan kuvarsların kalibrasyon malzemesi olarak kullanımındaki uygunluğunun araştırılması için, kuvarslarda bulunan doğal radyonüklit miktarı Germanyum dedektör ile saptanmış ve X-ışını Kırınımı Yöntemi ile de kristal yapıları belirlendikten sonra dozimetrik özellikleri lüminesans yöntemiyle incelenmiştir. Sivrihisar kuvarsları çeşitli ısıtma ve ışınlama işlemleri ile dozimetrik kararlılığa ulaşması sağlanmıştır. Örneklerin, foton kaynağı ile ışınlanması Almanya-Münih'de bulunan Helmholtz Zentrum İkincil Standart Dozimetre Laboratuarı'nda yapılmıştır. Bu çalışma sonunda, Türkiye'deki lüminesans laboratuarlarında bulunan beta kaynaklarının kalibrasyonunda kullanılacak malzeme hazırlanmış olup laboratuarların hizmetine sunulmak üzere metodoloji geliştirilmiştir.

In luminescence dating or retrospective dosimetry, the absorbed dose in relevant material due to its age or radiation accident can only be assessed comparing the lüminesans intensities after exposing them to photons with known energy. In this type of studies, the installation of high-energy photon sources is not suitable due to radiation safety in working environment. It is often a weak beta source (90Sr/90Yr) (0.37-1.48GBq) is installed in the laboratory or built-in the luminescence equipment. The absorbed dose in the material exposed to such sources can not be assessed because the energy of betas and scattered photons can not be measured directly. Therefore, for a given material the calibration of beta sources is performed by comparing the luminescence intensities after exposing them to photons with known energy. Quartz is one of the most common mineral used in dating and retrospective dosimetry. Therefore, the dosimetric suitability of quartz obtained from Sivrihisar for beta source calibration is investigated. After the measurements of natural radionuclide concentration and crystal structure, the dosimetric properties of quartz using luminescence are investigated in detail. Rather stable dosimetric properties are obtained after application of various heat treatment and irradiation procedure. The quartz samples were irradiated with photons in Secondary Standart Dosimetry Laboratory in Munich (Helmholtz Zentrum). As a result of this study, a material has prepared to be used for beta source calibration in luminescence laboratories in Turkey and measurement protocols were designed to optimize the beta source calibration procedures.