Gamma ve UV ışınlarının katılarda oluşturduğu serbest radikal hasarlarının elektron spin rezonans ve simülasyon tekniği ile incelenmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi GAMMA VE UV IŞINLARININ KATILARDA OLUŞTURDUĞU SERBEST RADİKAL HASARLARININ ELEKTRON SPİN REZONANS VE SÎMULASYON TEKNİĞİ İLE İNCELENMESİ Biray AŞIK Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışman : Doç.Dr. Mehmet BİREY Bu Çalışmada 60Co-y ışınlan ile ışınlanan ve UV fotolizine maruz kalan kimyasal bileşiklerden oluşan serbest radikaller Elektron spin Rezonans yöntemi ile incelendi. ^Co-y ışınları ile ışınlanan 4-Chloromethyl Pyridinium Chloride (CPC), Fumarik Acit Dipotassium Salt Dihydrate (FADD) (C4H204K2 2H20)tek kristalleri ve flüoride kompleks (CaF2) bileşiklerinin 123-300 °K sıcaklık aralığında ESR spektrumu alındı. CPC kristalinde 60Co-y kaynağının oluşturduğu hasar merkezinin katyon radikali olduğu tespit edildi. Spektroskopik yarılma faktörü ve aşın ince yapı etkileşme sabitleri ^=2.007377, a^ =8-15.8 G; a^ =3-7.3 G;aH(2) = 6-9 G; aH(3) =2.5-7.1 G; aH(5) = 1.8-4 G; aH(6) =7-12.4 G ve aCH2 = 1.5-3 G olarak bulundu. FADD tek kristalinde 60Co-y ışınlarının oluşturduğu paramanyetik merkezler Ca HaCpHp O O -ve C H = CH 2 serbest radikallerini temsil ettiği görüldü. CaHaCpH pOO- ve c H = CH 2 radikalleri için, spektroskopik yarılma faktörü sırasıyla gaV=2,003505 ve gaV=2,001061 olarak elde edildi. Ca HaCgH` O O - için ortalama aşın ince yapı değerleri ^=21,7 G ve ap=8,2 G olarak hesaplandı, c H = CH 2 radikali için ortalama aşırı ince yapı etkileşme sabitleri acır^J G ve ach=ll,02 G olarak tespit edildi. Flüorit bileşikleri içeren örneklerden elde edilen aşın ince yapı, sıfır alanyarılması ve spektroskopik yarılma faktörleri ise; a!=93,5 G; a2=94,2 G; a3=94,2 G; a4=93,3 G; a5=93,0 G; a6=93,5 G; a7=96,0 G; a8=96,0 G; a9=94,4 G; a10=93,8 G; a`=94,6 G a12=100 G; D,=26,0 G; D2=27,0 G; D3=27,0 G D4=23,0 G; D5=23,0 G; D6=23,0 G; Dt=27,0 G; D8=27 G; D9=22,5 G; D10=22,5 G; D`=22,5 G; D,2=20,0 G and gı=2,005673; g2=2,005673 g3=2,005673; g4=2,004788; g5=2,011202; ^=2,009738; g7=2,005804 gs=2,005804; g9=2,008212; gı0=2,007656; gn=2,011086; g12=2,014560 olarak bulundu. Anizotropik etkileşme gösteren bütün radikallerin aşın ince yapı etkileşme tensörleri en küçük kareler yöntemi ile elde edildi. Teorik ve deneysel olarak elde edilen bu değerler karşılaştırıldı. Bunlara ait doğrultu kosinüsleri bilgisayar programı yardımı ile hesaplandı. Ayrıca deneysel olarak gözlenen spektrumlar simülasyon programı yardımı ile bulundu. Bu radikallere ait spin yoğunlukları Mc Connell eşitliği kullanılarak elde edildi. 2003, 102 sayfa ANAHTAR KELİMELER: ESR, EPR, serbest radikal, spektroskopik yarılma faktörü, aşın ince etkileşim sabiti, spin yoğunluğu

ABSTRACT Ph. D. Thesis STUDY OF FREE RADICAL DAMAGES PRODUCED İN SOLIDS BY GAMMA IRRADIATION AND UV PHOTOLYSIS BY ELECTRON SPIN RESONANCE AND SÎMULATÎON TECHNIQUES BirayAŞIK Ankara University Institute of Science Physics Department Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Mehmet BİREY In this thesis free radicals consisting of same 60Co-y irradiated and UV photolysis chemical compounds were investigated by Electron Spin Resonance technique. ESR spectra for single crystals of polycrystals of 4- Chloromethyl Pyridinium Chloride (CPC), Fumarik Acit Dipotassium Salt Dihydrate (FADD) (c4H 204K2 -2H 20 ) and fluoride complex (CaF2) irradiated by ^Co-y were taken at the tempratures between 123-300K. The radiation damage centres are attributed to cation radical 60Co-y irradiated single crystals for CPC. The spectroscopic splitting factor and coupling TT constants were found to be average values gaV = 2.007377, a. `, = 8-15.8 G; a£H =3-7.3 G;aH(2) = 6-9G; aH(3) =2.5-7.1 G; aH(5) = 1.8-4 G; aH(6) =7-12.4 G andaCH = 1.5-3 G for cation radical. It was observed that the paramagnetic centre which radiation formed for FADD had the features of free radicals Ca HaC pH p O O -and CH = CH2.For the C« HaCpH p 00- andC H = CH 2 radicals, spectroscopic splitting factor was calculated gaV=2,003505 and gav=2,001061 respectively. For the Ca HaCgHp 00- radical average values of hyperfine coupling constants were found to be as aa=21,7 G and ap=8,2 G. For the C H = CH2 radical average values of hyperfine coupling constants were calculated as acH=19,7 G and ao/r^l 1,02 G. For the CaF2 calculated as at iiidifferent site were found to be aj=93,5 G; a2=94,2 G; a3=94,2 G; at=93,3 G a5=93,0 G; a6=93,5 G; a7=96,0 G; a8=96,0 G; a9=94,4 G; aı0=93,8 G a`=94,6 G aI2=100 G; D,=26,0 G; D2=27,0 G; D3=27,0 G; D4=23,0 G D5=23,0 G; D6=23,0 G; Dt=27,0 G; D8=27 G; D9=22,5 G; Dı0=22,5 G D`=22,5 G; D,2=20,0 G and g,=2,005673; g2=2,005673; g3=2,005673 g4=2,004788; g5=2,011202; gf-2,009738; g7=2,005804; g8=2,005804 g9=2,008212; gi0=2,007656; gn=2,011086; g12=2,014560.The hyperfine interaction tensors of all radicals having anisotropic features were obtained by a method of the least squares. These values compared theoretically and experimentally and graphics were drawn. The direction cosines belonging to them were calculated with the aid of a computer program. Besides, the spectra observed experimentally were tested through a simulation program. The spin densities of radicals were calculated by Mc Connell equation. 2003, 102 pages KEY WORDS : ESR, EPR, free radical, spectroscopic splitting factor, hyperfine coupling constant, spin density iv