Y-ışınlarıyla ışınlanmış saç ve tırnağın elektron spin rezonans ile incelenmesi

Abstract

İv ÖZET Bu çalışmada, saç ve tırnak örneklerinde ışınlama ve mekanik etkiyle oluşan radikallerin özellikleri Elektron Spin Rezonans (ESR) tekniği kullanılarak incelenmiştir. Çok sayıda gönüllüden alınan değişik renklerdeki saç örnekleri için kaydedilen ESR spektrumlanndan, saç örneklerinin çizgi şiddetleri ve spektroskopik yarılma çarpanı g değerlerinin saçın rengi ile ilişkili olduğu görülmüştür. Saç örneklerinde tepeden tepeye çizgi genişliğinin AHppS4.7 G olduğu, g değerinin ise saç rengine bağlı olarak, açık renk saçlarda 2.0037-2.0041, koyu renk saçlarda 2.0040-2.0043 ve kızıl renk saçta 2.0050- 2.0052 şeklinde değiştiği gözlenmiştir. Aynı zamanda, koyu renk saçların spektrumlanmn açık renk saçlardan daha şiddetli olduğu görülmüştür. Tırnak örneklerinin çizgi genişliği AHpp=4.5 G, spektroskopik yarılma çarpanı iseg=2.0040 olarak bulunmuştur. Değişik saç ve tırnak örnekleri UV ve y-kaynaklan (^Co ) ile ışınlanmış ve ışınlanma sonucu oluşan radikallerin zamanla sönümleri incelenmiştir. Saç örnekleri için ayrıca güneş etkisi de incelenmiştir. Saç ve tırnak örneklerinin kesilmesi şeklinde uygulanan mekanik etki ile, oluşan radikallerin özellikleri ve zamana bağımlılıkları araştırılmıştır. Mekanik etki ile tırnak örneğinde gözlenen 3 çizgi için, bozunma sabitleri düşük alandan yüksek alana doğru sırasıyla, 6.0x1ü`4 s`1, 1.4x1ü`4 s`1 ve 1.2x1ü`4 s`1 olarak belirlenmiştir. Örneklerin spektrumlan aynı zamanda, sıvı azot sıcaklığı ve 300-470K yüksek sıcaklık aralığında da kaydedilmiştir. Saç örneği için, 300K-»470K sıcaklık aralığında çizgi şiddetinde artış gözlenmiş, 470K'den tekrar 300K sıcaklık değerine inilirken ise çizgi şiddeti sabit kalmıştır. DSC tekniği ile elde edilen veriler de kullanılarak, örnek şiddetlerindeki bu değişimin yapıdaki su miktarı ile ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Değişik sıcaklıklarda tırnak örneği için elde edilen veriler kullanılarak tırnak radikallerinin sönüm aktivasyon enerjisi 15.4 kcal /mol olarak bulunmuştur. Tırnak örneğinin ESR spektrumlan için, oda sıcaklığında ve sıvı azot sıcaklığında benzetişim çalışmaları yapılmıştır. 15-40 Gy doz aralığında yapılan ışınlama çalışmalarında, saç örnekleri için çizgisel bir doz-cevap eğrisi gözlenmiştir. Tırnak örneğinde ışınlamadan sonra gözlenen geniş ve iyi çözünmemiş ESR spektrumlan sonucunda ise, tırnak örneği için uygun bir doz-cevap eğrisi elde edilememiştir. Bu sonuçlar ışığında, saç ve tırnak örneklerinin dozimetre malzemesi olup olmadığı tartışılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: ESR / SAÇ / TIRNAK / IŞINLAMA / DOZİMETRE

ABSTRACT In this work, the properties of radicals produced in human hair and fingernail by irradiation and mechanical degradation have been investigated by using Electron Spin Resonance (ESR) technique. From the recorded ESR spectra of hair samples collected from a large number of volunteers showed that the signal intensities and the spectroscopic splitting factors g, determined from recorded spectra were color dependent.The peak to peak width for hair samples are found to be AHpp=4.7 G and the g-factors for different colors of hair vary for fair hair in the range of 2.0037-2.0041, for dark hair 2.0040-2.0043 and for red hair 2.0050-2.0052. Also, dark hairs show greater signal intensity from fair hairs. Nail samples were observed to have spectroscopic splitting factor g =2.0040 and peak to peak width AHpp = 4.5G. Different hair and nail samples were irradiated by using UV and y- sources ^`Co) and the time dependence of decaying of the radicals produced by irradiation have been investigated. The effect of sun was also examined for hair samples. By cutting the hair and the nail samples, the effect of mechanical degradation due to cutting on properties and time variation of the radicals were examined. The decay constans for the 3 lines observed in the nail sample spectra after mechanical degradation, were determined to be 6.0 xlO`5 s`1, 1.4 x 10`4 s`1 and 1.2 xlO`4 s`1 respectively for low, central and high fields. Spectra of samples were also recorded at liquid nitrogen (77 K) and in the high temperatures 300-470 K. In 300- »470 K temperature range, the signal intensities for hair samples were found to increased. When the temperature was decreased from 470 K back to 300 K, signal intensity of the hair sample remained constant. By also using the data recorded from DSC technique, it was decided that the variation in the line intensities of the samples, were related to the water content found in the structure. Activation energy for nail samples were determined to be 15.4 kcal/mol by using variable temperature data for nail samples. At room and liquid nitrogen temperature, the simulation procedure has been carried out for nail sample. Upon irradiation of the samples in 15-40 Gy dose ranges, hair samples showed a linear dose-response curve. As for fingernail samples, due to the fact that they show a broad and non resolved ESR spectra, it was not possible to get a appropriate dose-response curve for these samples. Upon these results, a discussion was made whether nail and hair samples could be used as dosimetric material or not. KEYWORDS: ESR / HAIR / NAIL / IRRADIATION / DOSIMETRY