Bu sunum; Gazi Üniversitesi İleri Teknolojiler ABD, Doc.Dr Sema BİLGE OCAK 'ın sorumluluğunda olan" Radyasyon Algılama Sistemleri" adlı derste sunmuş olduğum Radyasyonun Madde ile etkileşimini detaylı bir şekilde anlatmaktadır.
Bu sunum Bu sunum
Gazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisi Doğan Yılmaz tarafından Yüzey Analiz Yöntemleri dersimde benim danışmanlığında hazırlanmıştır.
Bu sunum Bu sunum
Gazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisi Doğan Yılmaz tarafından Yüzey Analiz Yöntemleri dersimde benim danışmanlığında hazırlanmıştır.
This document discusses different types of ionizing radiation and their interactions with matter. It begins by introducing different types of ionizing radiation like gamma rays, x-rays, electrons, heavy charged particles, and neutrons. It then explains the interactions of these radiations in matter through processes like Compton scattering, photoelectric effect, pair production etc. It discusses concepts like linear energy transfer and specific ionization. Overall, the document provides an overview of the various types of ionizing radiation and how they interact and deposit energy when passing through matter.
ÖNSÖZ
Günümüzde tümüyle multidisipliner bir yaklaşım gerektiren Moleküler Hücre Biyolojisi çalışmaları, işlevsel canlı bir hücre ile sonuçlanan moleküler yapı, işlev ve davranışları anlamayı amaçlamaktadır. Geniş bir yelpazedeki bu konular arasında makromolekül ve moleküler komplekslerin yapısal dinamiklerinden, organel ve hücresel yolakların entegrasyonuna, yaşamın moleküler ve hücresel seviyedeki ayrıntıları anlaşılmaya çalışılır. Bu bağlamda, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’da birçok üniversitede ders kitabı olarak okutulan Moleküler Hücre Biyolojisi* (Lodish ve arkadaşları, 6. baskı, 2008)’ni özverili bir çeviri ekibi ile birlikte, ülkemiz bilim insanı ve öğrencilerine kendi dillerinde
sunmaktan büyük mutluluk duyuyoruz. Bugüne kadar 6 baskısı yapılan kitabın yazarlarından biri olan Prof. Harvey Lodish tarafından Türkçe baskı için kaleme alınan Sunuş yazısında da belirtildiği üzere, Türkçe çevirisi ile beraber bu kitap 10 dile çevrilmiş bulunmaktadır. Kitabın çevirisinde karşılaştığımız önemli bir sorun, bazı terimlerin ya hiç veya yerleşik bir Türkçe karşılığının olmayışı idi. Okuyucunun yanlış anlam çıkarmasını önlemek için, bu çeşit terimlerin karşılıkları orijinallerini çağrıştıracak şekilde kullanıldı. Okuyucuların bu konudaki öneri ve eleştirilerini çeviri editörlerine bildirmesi, kitabın gelecek baskılarında yol gösterici olacaktır.
Kitabın Biyoloji, Tıp, Eczacılık, Veterinerlik ve Ziraat başta olmak üzere tüm yaşam bilimlerinde lisans ve lisansüstü düzeyde okuyuculara ve araştırmacılara yararlı olacağını umuyoruz.
Hikmet Geçkil
Murat Özmen
Özfer Yeşilada
Mayıs 2011
This document discusses the interactions of radiation with matter. There are three main interactions when radiation passes through matter: transmission with no interaction, absorption, and scatter. The probability of different interactions depends on factors like the radiation energy and the atomic number of the material. The five main interactions are the photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. Each interaction results in different byproducts like photoelectrons or scattered photons that can cause further ionization in matter.
interaction of ionizing radiation
1) Interaction of photon with matter
2) Interaction of Electron and proton with matter
3)Interaction of Neutron with matter
Charged particle interaction with matterSabari Kumar
This document discusses charged particle interactions with matter. It begins by outlining the topics to be covered, including interactions of heavy charged particles like protons, electrons, and light ions. It then explains that charged particle interactions are mediated by Coulomb forces and may involve ionization or excitation of orbital electrons or interactions with atomic nuclei. Different types of interactions like elastic and inelastic collisions are described. Equations for energy loss by heavy charged particles during collisions are shown. The interactions of protons, electrons, neutrons, and light and heavy ions are then discussed in more detail.
This document summarizes key concepts in personnel dosimetry. It describes the main interactions of ionizing radiation with matter, including Compton scattering, photoelectric effect, and pair production. It also outlines different dosimeter types that measure effects like ionization in gases and solids or luminescence. Measurement quantities are defined, such as absorbed dose, exposure, kerma, and dose equivalent. Personal dose quantities like HP(10) and HP(0.07) are introduced for measuring radiation exposure experienced by an individual.
The document discusses a Pelletron tandem accelerator. A Pelletron uses a chain of metal pellets and insulating connectors to generate a high voltage on its terminal, allowing for tandem acceleration of ions. It operates similarly to a Van de Graaff generator but can achieve higher voltages and currents. Ions are produced, accelerated twice in opposite directions, steered, and directed into scattering chambers. Applications include materials analysis, medical uses, and industrial processes like radiation production and sterilization.
This document provides an overview of fluorescence spectroscopy. It begins with a brief introduction to fluorescence as a type of luminescence involving emission of light from electronically excited states. It then discusses the Jablonski diagram, which provides the scientific foundation for fluorescence. Several key characteristics of fluorescence emission are described, including Stokes shift and Kasha's rule. The document outlines some common applications of fluorescence spectroscopy and describes the basic components and operation of fluorescence spectrometers, including light sources, monochromators, and photomultiplier tubes. It concludes by noting that fluorescence intensity can decrease at extremely high sample concentrations due to factors like self-quenching.
Energy Absorption in Radiobiology
Ionization vs. Excitation
Ionizing Versus Non-ionizing Radiation
Absorption Mechanisms
Ionization by alpha particle, Xray & neutron
Basic operating principle and instrumentation of photo-luminescence technique. Brief description about interpretation of a photo-luminescence spectrum. Applications, advantages and disadvantages of photo-luminescence.
1. Radiobiology is the study of the effects of ionizing radiation on living things. When radiation passes through living matter, it loses energy by interacting with atoms and molecules, causing ionization and excitation that can alter living cells.
2. The biological effects of radiation occur on different time scales - physical interactions are instantaneous, chemical changes occur within milliseconds, and biological effects can take hours to years to present.
3. Radiation can directly damage DNA through ionization, but the probability is low since DNA is a small target within cells. More likely, radiation interacts with water in cells, producing free radicals that can diffuse and indirectly damage critical targets like DNA through chemical reactions.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes different types of interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and pair production. These interactions vary based on the photon energy and atomic number of the absorbing material. The photoelectric effect is more likely for low energy photons and high atomic number materials. Compton scattering does not depend on atomic number. Pair production requires the highest minimum photon energy and is more likely for high atomic number materials. The document also discusses attenuation coefficients and how they relate to the probability of each interaction type.
A synchrotron uses a cyclic particle accelerator to accelerate charged particles to very high energies using alternating electric and magnetic fields. The first electron synchrotron was constructed in 1945 by Edwin McMillan at the University of California, designed for energies between 320-350 MeV. A synchrotron consists of an electron gun, linear accelerator, booster ring, storage ring, beamline, and end station to produce and direct beams of synchrotron light for applications in spectroscopy, crystallography, medical imaging, and cancer therapy.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes the various types of interactions including photoelectric effect, Compton scattering, pair production and their dependence on photon energy. It also discusses the linear attenuation coefficient, half value layer, mass attenuation coefficient and energy absorption coefficient. The different effects of ionizing and non-ionizing radiation are summarized along with the radiobiological implications of radiation interactions.
This document discusses different types of ionizing radiation and their interactions with matter. It begins by introducing different types of ionizing radiation like gamma rays, x-rays, electrons, heavy charged particles, and neutrons. It then explains the interactions of these radiations in matter through processes like Compton scattering, photoelectric effect, pair production etc. It discusses concepts like linear energy transfer and specific ionization. Overall, the document provides an overview of the various types of ionizing radiation and how they interact and deposit energy when passing through matter.
ÖNSÖZ
Günümüzde tümüyle multidisipliner bir yaklaşım gerektiren Moleküler Hücre Biyolojisi çalışmaları, işlevsel canlı bir hücre ile sonuçlanan moleküler yapı, işlev ve davranışları anlamayı amaçlamaktadır. Geniş bir yelpazedeki bu konular arasında makromolekül ve moleküler komplekslerin yapısal dinamiklerinden, organel ve hücresel yolakların entegrasyonuna, yaşamın moleküler ve hücresel seviyedeki ayrıntıları anlaşılmaya çalışılır. Bu bağlamda, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’da birçok üniversitede ders kitabı olarak okutulan Moleküler Hücre Biyolojisi* (Lodish ve arkadaşları, 6. baskı, 2008)’ni özverili bir çeviri ekibi ile birlikte, ülkemiz bilim insanı ve öğrencilerine kendi dillerinde
sunmaktan büyük mutluluk duyuyoruz. Bugüne kadar 6 baskısı yapılan kitabın yazarlarından biri olan Prof. Harvey Lodish tarafından Türkçe baskı için kaleme alınan Sunuş yazısında da belirtildiği üzere, Türkçe çevirisi ile beraber bu kitap 10 dile çevrilmiş bulunmaktadır. Kitabın çevirisinde karşılaştığımız önemli bir sorun, bazı terimlerin ya hiç veya yerleşik bir Türkçe karşılığının olmayışı idi. Okuyucunun yanlış anlam çıkarmasını önlemek için, bu çeşit terimlerin karşılıkları orijinallerini çağrıştıracak şekilde kullanıldı. Okuyucuların bu konudaki öneri ve eleştirilerini çeviri editörlerine bildirmesi, kitabın gelecek baskılarında yol gösterici olacaktır.
Kitabın Biyoloji, Tıp, Eczacılık, Veterinerlik ve Ziraat başta olmak üzere tüm yaşam bilimlerinde lisans ve lisansüstü düzeyde okuyuculara ve araştırmacılara yararlı olacağını umuyoruz.
Hikmet Geçkil
Murat Özmen
Özfer Yeşilada
Mayıs 2011
This document discusses the interactions of radiation with matter. There are three main interactions when radiation passes through matter: transmission with no interaction, absorption, and scatter. The probability of different interactions depends on factors like the radiation energy and the atomic number of the material. The five main interactions are the photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. Each interaction results in different byproducts like photoelectrons or scattered photons that can cause further ionization in matter.
interaction of ionizing radiation
1) Interaction of photon with matter
2) Interaction of Electron and proton with matter
3)Interaction of Neutron with matter
Charged particle interaction with matterSabari Kumar
This document discusses charged particle interactions with matter. It begins by outlining the topics to be covered, including interactions of heavy charged particles like protons, electrons, and light ions. It then explains that charged particle interactions are mediated by Coulomb forces and may involve ionization or excitation of orbital electrons or interactions with atomic nuclei. Different types of interactions like elastic and inelastic collisions are described. Equations for energy loss by heavy charged particles during collisions are shown. The interactions of protons, electrons, neutrons, and light and heavy ions are then discussed in more detail.
This document summarizes key concepts in personnel dosimetry. It describes the main interactions of ionizing radiation with matter, including Compton scattering, photoelectric effect, and pair production. It also outlines different dosimeter types that measure effects like ionization in gases and solids or luminescence. Measurement quantities are defined, such as absorbed dose, exposure, kerma, and dose equivalent. Personal dose quantities like HP(10) and HP(0.07) are introduced for measuring radiation exposure experienced by an individual.
The document discusses a Pelletron tandem accelerator. A Pelletron uses a chain of metal pellets and insulating connectors to generate a high voltage on its terminal, allowing for tandem acceleration of ions. It operates similarly to a Van de Graaff generator but can achieve higher voltages and currents. Ions are produced, accelerated twice in opposite directions, steered, and directed into scattering chambers. Applications include materials analysis, medical uses, and industrial processes like radiation production and sterilization.
This document provides an overview of fluorescence spectroscopy. It begins with a brief introduction to fluorescence as a type of luminescence involving emission of light from electronically excited states. It then discusses the Jablonski diagram, which provides the scientific foundation for fluorescence. Several key characteristics of fluorescence emission are described, including Stokes shift and Kasha's rule. The document outlines some common applications of fluorescence spectroscopy and describes the basic components and operation of fluorescence spectrometers, including light sources, monochromators, and photomultiplier tubes. It concludes by noting that fluorescence intensity can decrease at extremely high sample concentrations due to factors like self-quenching.
Energy Absorption in Radiobiology
Ionization vs. Excitation
Ionizing Versus Non-ionizing Radiation
Absorption Mechanisms
Ionization by alpha particle, Xray & neutron
Basic operating principle and instrumentation of photo-luminescence technique. Brief description about interpretation of a photo-luminescence spectrum. Applications, advantages and disadvantages of photo-luminescence.
1. Radiobiology is the study of the effects of ionizing radiation on living things. When radiation passes through living matter, it loses energy by interacting with atoms and molecules, causing ionization and excitation that can alter living cells.
2. The biological effects of radiation occur on different time scales - physical interactions are instantaneous, chemical changes occur within milliseconds, and biological effects can take hours to years to present.
3. Radiation can directly damage DNA through ionization, but the probability is low since DNA is a small target within cells. More likely, radiation interacts with water in cells, producing free radicals that can diffuse and indirectly damage critical targets like DNA through chemical reactions.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes different types of interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and pair production. These interactions vary based on the photon energy and atomic number of the absorbing material. The photoelectric effect is more likely for low energy photons and high atomic number materials. Compton scattering does not depend on atomic number. Pair production requires the highest minimum photon energy and is more likely for high atomic number materials. The document also discusses attenuation coefficients and how they relate to the probability of each interaction type.
A synchrotron uses a cyclic particle accelerator to accelerate charged particles to very high energies using alternating electric and magnetic fields. The first electron synchrotron was constructed in 1945 by Edwin McMillan at the University of California, designed for energies between 320-350 MeV. A synchrotron consists of an electron gun, linear accelerator, booster ring, storage ring, beamline, and end station to produce and direct beams of synchrotron light for applications in spectroscopy, crystallography, medical imaging, and cancer therapy.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes the various types of interactions including photoelectric effect, Compton scattering, pair production and their dependence on photon energy. It also discusses the linear attenuation coefficient, half value layer, mass attenuation coefficient and energy absorption coefficient. The different effects of ionizing and non-ionizing radiation are summarized along with the radiobiological implications of radiation interactions.
Entropy is a measure of disorder or randomness in a system. It increases as a reaction progresses from reactants to products. Nuclear reactions like fission and fusion release large amounts of energy and can be spontaneous or non-spontaneous depending on whether the products have lower or higher energy than the reactants. Nuclear reactions involve the emission of particles like alpha, beta, or gamma rays and must balance atomic and mass numbers.
The nucleus of an atom contains protons and neutrons and has a positive charge. Protons are heavy and positively charged, neutrons are heavy and neutral, and electrons are light and negatively charged. The number of protons equals the number of electrons, and the mass number is the number of protons plus neutrons. Electrons occupy different shells around the nucleus, with the lowest shells filling first and shells holding a maximum number of electrons.
This document discusses the interactions of various types of radiation with matter. It describes five main interactions that x-rays and gamma rays can undergo: photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. It explains that the photoelectric effect and Compton scattering are most important for diagnostic and therapeutic radiology respectively. It also discusses the interactions of particulate radiation such as electrons, protons, neutrons, alpha particles, and heavy ions with matter and how they deposit energy.
Introduction to the Atom, Protons, Neutrons, Electron, Nucleus, Atomic Mass, ...www.sciencepowerpoint.com
The document provides an overview of an atoms and periodic table review game for students. It includes 20 multiple choice questions about atomic structure and the periodic table, with point values assigned for each question. It also includes a bonus category at the end for additional points. The questions cover topics like atomic models, subatomic particles, isotopes, and elements on the periodic table. The review game is intended to help students assess their understanding of key concepts from the atoms and periodic table unit.
The document discusses the three main types of radioactive decay - alpha, beta, and gamma decay. It describes the particles emitted in each type of decay and how they affect the atom. It provides examples of specific radioactive isotopes, their decay processes, and half-lives. It also outlines some medical, industrial, and research applications that make use of different radioactive emitters.
Maxwell's equations govern electric and magnetic fields and describe how they change over time. The equations relate the electric field, magnetic field, electric displacement field, magnetic induction, electric charge density, and electric current density. Maxwell showed that changing electric fields produce magnetic fields and changing magnetic fields produce electric fields. This led to the prediction and understanding of electromagnetic waves, including light. The equations also describe conditions at boundaries between different media, where some field components are continuous while others experience a discontinuity.
This slide includes physical, biological properties of proton and its advantage over the photon. It also provides information from beam production to treatment planning system of proton therapy, its potential applications, cost effectiveness and demerits.
Proton therapy is able to more precisely target radiation dose to tumor tissues while minimizing dose to surrounding healthy tissues. Photon therapy deposits radiation throughout the tissues it passes through, whereas proton therapy deposits most of its energy at a specific depth called the Bragg peak. This allows protons to deliver a high radiation dose to the tumor with little exit dose, improving treatment of cancers near critical structures.
Maxwell's equations unified electricity, magnetism, and light by showing that electromagnetic waves propagate through space at a speed c. The equations predicted that changing electric and magnetic fields produce transverse waves that transport energy and momentum. Maxwell's work established that light is an electromagnetic wave oscillating perpendicular to the direction of propagation.
The document discusses various types of nuclear decay:
- Alpha decay involves emitting an alpha particle (helium nucleus), decreasing the atomic number by 2 and mass number by 4.
- Beta decay involves changing a neutron to a proton and emitting an electron, increasing the atomic number by 1 while keeping the same mass number.
- Electron capture involves capturing an electron by a proton to form a neutron, decreasing the atomic number by 1 while keeping the same mass number.
- Positron emission involves changing a proton to a neutron and emitting a positron, decreasing the atomic number by 1 while keeping the same mass number.
- Gamma decay involves emitting high energy gamma rays without changing mass or atomic number.
Radiation detection devices are instruments that can identify the presence of radiation in the environment, on surfaces, inside or outside of people. Some common radiation detection devices include Geiger Mueller detectors with pancake probes, which detect and measure radiation in real time, alpha radiation survey meters for detecting alpha radiation, and dose rate meters that measure environmental radiation levels and determine safety. Personal dosimeters are worn to monitor radiation exposure, while newer devices can identify isotopes, measure dose and dose rate, and monitor multiple contamination types.
This document discusses various methods for detecting radiation. It outlines passive detectors like photographic film, electroscopes, dosimeters, and thermoluminescent dosimeters (TLDs) which do not require a power source. Active detectors mentioned include Geiger-Muller tubes and scintillation detectors, which need a constant energy supply. Both types detect radiation indirectly by ionizing matter and detecting the ions produced, though active detectors provide more information about the radiation type and energy.
The document discusses Maxwell's equations, which describe the fundamental interactions between electricity and magnetism. It provides an overview of each of Maxwell's equations, including Gauss's law for electric and magnetic fields, Faraday's law of induction, and the Ampere-Maxwell law. For each equation, it presents both the integral and differential forms, and provides explanatory notes about the meaning and implications of the equations.
Dr. Chaudhary's presentation discussed the dual wave-particle nature of X-rays and their interaction with matter. X-rays can behave as both waves, which allows them to be reflected, and particles called photons. The photoelectric effect occurs when a photon interacts with and ejects an electron from an atom, becoming absorbed. This produces characteristic radiation as the electron vacancy is filled. The photoelectric effect yields an ion, photoelectron, and photon, and is more likely with low energy photons and high atomic number elements if the photon energy exceeds the electron's binding energy. It provides excellent radiographic images with no scatter but maximum radiation exposure to the patient.
This document discusses types of radiation, their interaction with matter, and radiation detectors. It covers the following types of radiation: photons (gamma rays and x-rays), neutrons, electrons, ions, protons, and alpha particles. It describes the processes of photoelectric effect, Compton scattering, and pair production for photon interaction, as well as scattering, capture and other interactions for neutrons. The document also discusses why radiation detection is important and gives examples of different types of radiation detectors like gas detectors, scintillation detectors, and semiconductor detectors.
Maddenin katı ve sıvı haldipole etkileşmeler, amorf yapılar, temizlik ve deterjanlar ve özellikleri, kristaller, amorf yapılar, sıvı kristaller, kristal yapıların özellikleri, katıların iletkenliği, yalıtkanlığı, yarı iletken ve süper iletkenler, alaşımlar, sıvı kristaller ve canlılar, yüzey gerilimi, adezyon ve kohezyon kuvvetleri, yüzeyin ıslatılması ve deterjanlar, vizkozite ve ölçümü, buharlaşma ve sıvıların buhar basıncı, helyograf, anemometre, yoğunlaşma ve ergime, sıvı buhar dengesi, kritik sıcaklık, üçlü nokta, Bağıl Nem, Sis, çiy ve Kırağılaşma, Süblimleşme, CO2 ile yangın söndürme, Kaynama ve Kaynama Noktası, Dipole-Dipole Etkileşimi, Düdüklü Tencere, Cis –Trans Moleküller, Cis –Trans yağlar, Damıtma veya Destilasyon, Adi ve Vakum Distilasyon, Donma ve Donma Noktası, aşırı donmuş sıvı, Donma - Erime, Öz Isı
Bu sunum; Gazi Üniversitesi İleri Teknolojiler ABD, Prof.Dr. Elif ORHAN'ın sorumluluğunda olan" Modern Spektroskopi" adlı derste sunmuş olduğum spektroskopi tekniklerinden birisi olan Mössbauer Spektroskopisini detaylı bir şekilde anlatmaktadır.
2. Zümrüt VAROL
ANLATACAKLARIM
• Radyasyon
• Radyasyonun sınıflandırılması
• Yüklü Parçacıkların Madde İle Etkileşimi
• Ağır yüklü Parçacıkların Madde ile Etkileşmesi
– Durdurma Gücü
– Bethe Formülü
– Enerji Kaybı Özelliği
– Enerji Başıboşluğu
– Parçacık Menzili
– Menzil Başıboşluğu
– Durma Süresi
– İnce Dedektörlerde Enerji kaybı
– Fisyon Parçalarının Davranışları
• Hafif Yüklü Parçacıkların Madde iLe Etkileşimi
– Yüzeylerden İkincil Elektron Emisyonu
– Hızlı Elektron Etkileşimi
– Elektronların Bağıl Enerji Kaybı
– Elektron Menzili ve İletim Eğrileri
– Beta Parçacıkların Adsorpsiyonu
– Geri Saçılım
– Pozitron Etkileşimi
• Yüksüz Parçaların Madde İle Etkileşimi
• Gama Işınlarının Etkileşimleri
– Gama Işınlarının Etkileşim Mekanizmaları
– Fotoelektrik Soğurma
– Compton Saçılması
– Çift Oluşumu
– Koherent Şaçılması
• Nötron Etkileşimi
– Yavaş Nötron Etkileşimi
– Hızlı Nötron Etkileşimi
– Nötron Tesir Kesiti
• Radyasyon Maruziyet ve Doz
– Gama Işınları Pozlanma
– Soğurulan Doz
– Doz Eşdeğeri
• Kaynaklar
3. Zümrüt VAROL
Radyasyon
• Radyasyonun madde ile etkileşimi radyasyonun türü ve
miktarı ile maddenin fiziksel ve kimyasal niteliğine bağlıdır.
• Herhangi bir radyasyon dedektörünün çalışması, dedekte
edilecek radyasyonun madde içerisinde etkileşme şekline
bağlıdır.
• Dedektör belirli bir yanıt alabilmesi için mekanizmanın belirli
bir öğesiyle etkileşime girmesi gerekir radyasyonla
etkileşime girince ve enerjilerini yitirler, dedektör radyasyonu
algılar.
4. Zümrüt VAROL
Radyasyon Sınıflandırılması
Yüklü Parçacıklar Yüksüz Parçacıklar
Proton ve Ağır Parçacıklar Nötronlar
Elektronlar X-ray ve Gama Işınları
• Radyasyon dört gruba ayrılabilir.
6. Zümrüt VAROL
Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi
• Ağır yüklü bir parçacık soğurucu bir ortama girer girmez,
ortamdaki atomların yörünge elektronların negatif yükü ile
kendi pozitif yükleri arasında Coulomb kuvveti ile etkileşir.
• Mesafeye bağlı olarak absorbe atomu uyarmak bazen
uyararak daha yüksek bir elektron kabuğuna yükseltmek ya
da atomdan elektronu tamamen kopararak olur.
• Enerji, yüklü parçacığı zorlayacak şekilde elektrondan
transfer edilir ve hızı bu karşılaşma sonucunda enerji azalır.
8. Zümrüt VAROL
Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi
• Yüklü parçacık herhangi bir soğurucu ortamına girdikten
sonra yüklü parçacıklar birden fazla elektronla aynı anda
etkileşime girer.
• Herhangi bir elektronla karşılaşmasında parçacık atom
çevresinden geçerken çekici Coulomb kuvvetine karşılık bir
itici güç uygular.
• Ağır yüklü parçacıklar kararlı hale gelene kadar bozunma
eğilimindedirler.
• Yüklü parçacıklar bu özellikleriyle belirli bir soğurucu
malzemenin belirli bir aralığına göre karakterize edilir.
9. Zümrüt VAROL
Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi
• Soğuruculardaki bu karşılaşmaların ürünleri iyon çiftlerinin
bulunduğu kararsız atomlardır.
• Her bir elektron çifti serbest bir elektron oluşturur.
• İyon çiftleri nötr bir atomu için doğal bir tekrar birleştirme
eğilimindedir ama bazı dedektör türlerinde bu yeniden
birleştirme bastırılır ve enerjik elektronlar oluşur. Bu enerjik
elektronlara delta ışınları denir ve yüklü parçacık enerji
absorber ortama transfer edilir.
• Normal şartlar altında yüklü parçacığın enerji kaybının
çoğunluğu delta ışınları aracılığıyla gerçekleşir.
10. Zümrüt VAROL
Ağır Yüklü Parçacıkların Etkileşimi
• Delta ışınlarının aralığı bir enerji parçacığının aralığıyla
karşılaştırıldığında daha küçüktür iyonizasyon birincil
parçacığa yakın oluşmaktadır.
• Bu süreç mikroskopik ölçekte normalde rastgele bir tek
iyonlaşma aralığında görülmez ancak dağınık çoklu iyon
çiftleri parçacığın mesafesi boyunca kümeleşme
eğilimindedir.
11. Zümrüt VAROL
Durdurma Gücü
• Bir malzeme içinden geçen yüklü parçacıkların enerji
kaybetme hızına malzemenin durdurma gücü adı verilir.
•Herhangi bir yüklü parçacık için bir ortamın durdurma gücü;
iyonun kütlesi, yükü ve hızına ve malzemenin atom numarası
ve yoğunluğunun fonksiyonudur.
•Formülde yüklü parçacığın negatif işaretli olması yüklü
parçacığın kinetik enerji kaybetmesinden kaynaklıdır.
•Özgül enerji azaldıkça kinetik enerjinin azalmasına bağlı
hızda azalır.
S
dx
dE
12. Zümrüt VAROL
Bethe Formülü
• Bethe formülü: Birim mesafedeki ortalama enerji kaybı /
yoğunluk.
• v: Parçacığın relativistik hızı
• m0: Elektronun durgun kütle enerjisi
• I: İyonizasyon potansiyeli
• Z:Atom sayısı
13. Zümrüt VAROL
Enerji Kaybı Özelliği
Bragg Piki
Yüklü bir parçağın aldığı yolun sonuna doğru
kaybettiği enerjide gözlenen ani yükselmeye Bragg
Piki denir.
14. Zümrüt VAROL
Enerji Başıboşluğu
• Tek enerjili alfa parçacıkların paralel kaynağı değişken
kalınlık aralığında olan bir soğurucu içinden geçtikten sonra
dedektörle hesaplanır.
• Bu enerji dağılımının genişliği partikül yörünge boyunca
mesafeye göre değişir enerji yöne giden, bir ölçüsüdür.
• Yüklü parçacık elektron yakalar ve durdurma gücü düşer.
16. Zümrüt VAROL
Parçacık Menzili
• Tek enerjili alfa parçacıklarının paralel kaynağı değişken
kalınlık aralığındaki absorbe edici bir dedektör ile
hesaplanır.
• Alfa parçacıkları bu olay esnasında enerji kaybaderler.
• Alfa parçacıkları doğrusal bozunduklarından dedektörlere
ulaştıklarında sayıları aynı kalabilir.
• Dedektörün kalınlılığı arttırılarak alfa parçacıkları
durdurulur ve
ışının yoğunluğu hızlı bir şekilde sıfıra düşer.
17. Zümrüt VAROL
Menzil Başıboşluğu
• Menzil başıboşluğu, yüklü parçacıklar aynı zamanda ilk
enerji düzeyini oluşturan parçacık taneleri yol uzunluğundaki
dalgalanma olarak tanımlanır.
• Proton ve alfa gibi yüklü parçacıklar için ortalama yüzde
aralıkları bulunmaktadır.
• İyon madde içine girdikçe menzil başıboşluğu büyür.
19. Zümrüt VAROL
Durma Süresi
• Bir emicide yüklü parçacıkları durmak için gerekli süre
yelpazesi ve ortalama hızından çıkarılabilir.
20. Zümrüt VAROL
İnce Dedektörlerde Enerji Kaybı
Enerji kaybı düşükse durdurma gücü değişmez ve
parçacığın enerji değeri tahmin edilebilir.
t: absorber madde kalınlığı
21. Zümrüt VAROL
Fisyon Parçalarının Davranışları
• Nötron kaynaklı oluşan ağır bir parçacık ya da ağır
çekirdeğin kendiliğinden oluşan fisyonu oluşan
parçacıklarda enerji kaybı diğerlerine göre daha fazladır.
• Tipik bir fisyon parçaçığının aralığı yaklaşık 5MeV bir alfa
parçacığın yarısı enerjiyi taşımaktadır. Spesifik bir enerji
kaybı söz konusudur.
• Bu davranış hafif parçacıklara göre fark edilir derecede
zıttır. Protonlar bir alfa parçacıkları olarak kendi parçacığı
tarafından hızı azaltılır.
22. Zümrüt VAROL
Yüzeylerden İkincil Elektron
Emisyonu
• Yüklü parçacıklarda kinetik enerjinin azalmasına bağlı
yavaşlama söz konusudur.
• Absorberden kısa bir süreli ucuş için yeterli impuls verilir.
Diğer absorber atomu kadar yüksek iyonize enerjisine
sahiptir
• Katı bir yüzeye çıkması durumunda elektronların bir kısmı
göç etmek ya da kaçmak için yeterli enerjiye sahiptir.
24. Zümrüt VAROL
Hızlı Elektronların Etkileşimi
• Ağır yüklü parçacıkların etkileşimene benzerler ve madde ile
Coulomb etkileşimi söz konusudur.
• Elektron yörüngesine gelip çarpttığında yörüngedeki
elektronu titreştirebilir, koparmayabilir.
25. Zümrüt VAROL
Elektronların Bağıl Enerji Kaybı
• Elektronların ağır yüklü parçacıklardan farkı ışıma sürelerinin
yanı sıra coulomb etkileşimiyle enerjilerini kaybetmiş
olabilirler.
• Bu kayıplar sonuçu oluşan ışıma Bremmstrahlung veya
elektromanyetik radyasyon (X-Ray) şeklinde adlandırılabilir.
26. Zümrüt VAROL
• Radyatif durdurma gücü elektronun radyasyonuna özgüdür.
• Radyatif durdurma gücünün matematiksel ifadesi:
şeklindedir.
• Radyatif durdurma gücü sadece atom numarası 80-90
aralığında olan maddelerde ve yüksek elektron enerjilerinde
(E~10-100 MeV) önemlidir.
• Beta parçacıklarının tipik enerjileri 1-10 MeV aralığında
olduğundan radyatif katkı çok düşüktür.
27. Zümrüt VAROL
Elektron Menzili ve İletim Eğrileri
Tek enerjili elektron absorpsiyonu:
• Çok küçük değerlerdeki kalınlıklarda bile algılanan ışınlar
elektronun saçılması nedeniyle elektron kaybına uğrar ve
dedektörde farkedilir bir akı oluşturur.
• Elektron demeti madde içine girdikçe yoğunluğu azalır.
• Enerjili elektronlara uygulanması zordur.
Absorberin kalınlığına karşı emilen elektronların sayısı
28. Zümrüt VAROL
Beta Parçacıklarının Absorpsiyonu
• Yumuşak ya da düşük enerjili beta parçacıkları kalınlığı
az olduğunda hızlı absorblanır.
• Beta spektrumlarında eğriler birbirne yakın üslü ve
büyük ölçüde doğrusaldır.
30. Zümrüt VAROL
Geri Saçılım
• Etkileşim halinde bulunduğu maddenin çekirdeğiyle
sayıca fazla etkileşimiyle oluşur.
• Bu esnada elektronlar sürekli ve geniş açılı çarpışmalara
maruz kalması onların geri saçılmasına neden olur.
• Dedektördeki saçılan elektronlar ‘ giriş penceresi» ya da
ölü tabaka olarak adlandırılır ve burada bu elektronların
tespiti mümkün değildir.
• Yer değiştiren elektronlar ya da beta parçacıklarının
radyo izotop kaynakları geri saçılımı belirgin bir şekilde
etkileyebilir.
31. Zümrüt VAROL
Pozitron Etkileşimi
• Elektronların enerji kaybı mekanizmasını teşkil eden
Coulomb kuvveti; elektronlar ve ağır yüklü parçacıkların
üzerindeki pozitif ve negatif yüklerden ibarettir.
• Ya itme içeren etkileşim ya da parçacığın yörüngedeki
elektron arasında çekim kuvveti impulsu ve eşit kütleli
partiküllerin enerji transferleri aşağı yukarı aynıdır.
• Bu nedenle absorber pozitronun parçası normal negatif
elektrona benzer ve kendilerine özgü enerji kaybı ve
aralığı vardır ve başlangıç enerjilerine yaklaşık olarak
aynıdır.
33. Zümrüt VAROL
Gama Işınları Etkileşimleri
Gama ışınları, elektromanyetik spektrumdaki en kısa dalga
boylu
ve en fazla enerjili elektromanyetik radyasyonlardır.
• Yüksek enerjili bir parçacığın bir başka parçacık ile
çarpışmasıdır.
• Bir parçacık ve onun karşıt parçacığının birbirlerini yok
etmesidir.
• Radyoaktif bozunmadır.
• İvmelendirilmiş yüklü parçacıklardır.
35. Zümrüt VAROL
Fotoelektrik Soğurma
• Düşük enerjili bir foton bağlı bir elektronla etkileşir ve onu
atomdan fırlatır ve tek bir foton bir serbest elektrona dönüşür.
• Bu esnada tamamen soğurulur ve atomdan belirli bir kinetik
enerjiyle koparılır. Matematiksel olarak ifade edersek;
• Elektron madde içinde saçılmalara uğradıkça kinetik enerjisini
kaybeder.
• Soğurma, atoma bağlı bir elektronla oluşmalıdır. Genellikle iç
kabuktaki elektronlarla meydana gelir.
• Fotoelektrik soğurma katsayısı soğurucu maddenin atom
numarasına bağlıdır ve enerjinin bir fonksiyonudur.
37. Zümrüt VAROL
• Atomun K kabuğundan kopan elektronun yerini diğer
kabuklardan elektron geçişleri ile doldurulur ve floresan
olayı adlandırılır. Karakteristik X- ışıması meydana gelir.
38. Zümrüt VAROL
Compton Saçılması
• Maddeye gelen foton, enerjisinin bir kısmını kaybetmiş
bir şekilde elektrondan saçılır ve atomdan elektron kopar.
Bu olaya Compton saçılması denir.
• Compton saçılması yapan foton, azalmış bir enerji ile
yolundan saparken, elektrona enerji aktararak onun da
yörüngeden çıkmasını sağlar.
• Elektrona enerji aktarımı Compton etkileşiminin en
önemli sonucudur. Fırlatılan elektronlar sıfırdan
maksimum değere kadar enerji aralığında olabilirler.
40. Zümrüt VAROL
Çift Oluşumu
• Gelen yüksek enerjili bir foton iki elektron kütlesinden yani
1.022MeV’den büyükse, bir çekirdeğin em alanıyla
etkileştiğinde biri artı diğeri eksi yüklü olmak üzere iki
elektrona dönüşebilir ve çift üretimi olabilir.
• Gelen foton çekirdeğin Coulomb alanıyla etkileşir ve enerjisi
elektron-pozitron üretimine harcanır.
• Çift oluşumda gamanın enerjisinden elektron çiftlerinin durgun
kütle enerjilerinin çıkarılmasıyla kalan enerji iki yük arasında
paylaşılır.
• Bu yük asla eşit olarak paylaşılmaz. Pozitron negatrondan
0.0075Z kadar fazla kinetik enerji kazanır.
42. Zümrüt VAROL
Koherent Saçılma
• Fotonların atomdan, enerjilerinde bir değişiklik olmadan
saçılması olarak tanımlanır.
• Bu saçılmada gelen fotonla saçılan fotonun dalga boyları
aynıdır.
• Bu olay, gelen bir foton bağlı bir elektron üzerine
düştüğünde, elektronun atomdan sökülecek kadar enerji
alamadığı hallerde meydana gelir bu saçılmaya Rayleigh
saçılması denir.
• Bu yüzden düşük foton enerjilerinde ve yüksek atom
numaralı ağır elementlerde daha çok meydana gelmektedir.
43. Zümrüt VAROL
• Madde içerisine giren fotonlar, maddenin çekirdeğiyle
etkileşene kadar ilerlemeye devam eder.
• Foton enerjisine bağlı olarak , etkileşim yüksek
enerjilerde baskın biçimde cift üretimi; düşük enerjilerde
Compton saçılması ya da fotoelektrik soğurma
gerçekleşir.
44. Zümrüt VAROL
Nötron Etkileşimi
• Nötronlar bir kaç cm olan bir maddeyle etkileşime girmeden uçuşuna
devam edebilir.
• Nötron etkileşime geçerse tamamen yok olabilir ve enerjisi birincil daha
çok ikincil radyasyona dönüşebilir ya da nötronun yönü değişebilir.
• Gama ışınlarının aksine nötron etkileşimi sonucu çıkan ikincil radyasyon
ışınları daima ağır yüklü parçacıklardır.
• Bu parçacıklar, ya uyarılmış nötronların nükleer reaksiyonları
sonucunda ya da nötron çarpışmaları sonucunda enerji kazanmış
absorber malzemenin çekirdeği olabilir.
• Ayrıca nötron etkileşimleri çekirdek ve nükleer dönüşümler
gerçekleşebileceğinden, etkileşim önemli radyasyon hasarı oluşur.
45. Zümrüt VAROL
Yavaş Nötron Etkileşimleri
• Kinetik enerjisi 1 eV’n altında olan nötronlardır.
• Absorber çekirdek ve nötronun nükleer reaksiyonlarından
oluşan bir dizi elastik saçılma söz konusudur.
• Elastik saçılma, nötronların temel etkileşimidir ve nötron ile
çekirdek arasında kinetik enerji aktarımı sürecidir.
• Yavaş nötronların düşük kinetik enerjisi az bir miktarını
elastik saçılmasıyla çekirdeğe aktarabilir.
• Elastik saçılma sonucu oluşan elastik çarpışmalar termal
denge eğilimindedir.
46. Zümrüt VAROL
• Gelen nötron atomun çekirdeğinde tutulur ve bu
sürede gama ışıması oluşur. Buna radyatif
yakalama denir.
– Radyatif yakalama düşük enerjili nötronlar için
oldukça önemli bir olaydır.
• Gelen nötron atomun çekirdeğinde tutulduğunda
nötronun bağlanma enerjisi fisyon yapabilen
çekirdeğin enerjisini aştığı durumda fisyon
tepkimesi gerçekleşir.
• Yüksek enerjilerde mümkün olan (n,p);(n,α);(n,t)
tepkimeleri de yavaş nötronun maddeyle etkileşimi
sonucu oluşur.
47. Zümrüt VAROL
Hızlı Nötron Etkileşimi
• Kinetik enerjisi 1 KeV üzerindeki nötronlardır.
• Çekirdek atomdan çok daha küçük olduğundan hızlı bir
nötronun maddenin çekirdeğiyle etkileşme olasılığı çok
düşüktür.
• Yeterince enerji taşıyan bir nötron maddenin çekirdeğiyle
çarpışarak İnelastik saçılma meydana getirir.
• Hidrojen atomu hızlı nötronlar için hedef atomtur.
48. Zümrüt VAROL
Nötronlar enerjilerine bağlı olarak madde içinde farklı
reaksiyonlara yol açarlar.
• Elastik saçılma, A(n,n)A: Nötronlar için temel etkileşimdir,
nötron ile çekirdek arasında kinetik enerji aktarımı şeklinde
gerçekleşir.
• İnelastik saçılma, A(n,n’)A*: Yeterince enerji taşıyan bir
nötron (1 MeV civarı) A çekirdeği ile çarpıştığında onu
uyararak A* durumuna geçirir.
• Radyatif yakalama, A(n,γ)A+1: Gelen nötron çekirdekte
tutulur ve açığa gama çıkar. Düşük enerjili nötronlar için
önemlidir.
• Fisyon, A(n,f): Her nötron enerjisinde mümkündür, ancak ısıl
enerjilerde (0.025 eV) daha olası bir reaksiyondur. Gelen
nötron çekirdekte tutulduğunda nötronun bağlanma enerjisi
çekirdeğin fisyon engel yüksekliğini aşıyorsa fisyon gerçekleşir.
49. Zümrüt VAROL
Nötron Tesir Kesiti
• Soğurucu malzemede bulunan her izotopun bir özelliği olup
yüzey alanına eşittir.
• Madde içerisinde birden fazla radyoizotop veya bileşik varsa
madde için tesir kesiti söz konusudur.
• Bu da σort= f1σtotal(E1)+ f2σtotal(E2)+ f3σtotal(E3)+.....şeklinde
hesaplanır.
fi: her bir radyoizotopun madde içindeki ağırlık yüzdesi
50. Zümrüt VAROL
Radyasyon Maruziyet ve Doz
• Işın üretim tesislerinde ve radyasyonun tıbbi uygulamarında
ilgili personelin korumasının taşıdığı önem radyasyon
ölçümlerinde radyasyona maruziyet ve doz kavramları daha
önemli hale getirmiştir.
• Radyasyonun maddeyle etkileşmesi sonucunda aktardığı
enerjinin sebep olduğu etkiyi açıklamak için radyasyon dozu
kavramları kullanılmaktadır.
51. Zümrüt VAROL
Gama Işınları Pozlaması
• Gama ışınlarıyla pozlanma miktarının birimi Röntgendir ve
havanın birim santimetreküpünde bir elektrostatik yük birimi
değerinde pozitif ya da negatif iyon üretecek radyasyon
miktarı olarak tanımlanır.
• 1 Röntgen = 2.58x10-4 Coulomb/kg
52. Zümrüt VAROL
Soğurulan Doz
• Soğurulan doz, herhangi bir malzemenin 1 kilogramında
soğurulan radyasyon enerjisi miktarıdır.
• Gray (Gy): herhangi bir maddenin bir kilogramı başına bir
joule’lük enerji soğurulmasıyla meyana gelen herhangi bir
radyasyon miktarıdır.
• 1 Gy = 1 J/kg = 100 rad = 6.24x1012 MeV/kg
53. Zümrüt VAROL
Doz Eşdeğeri
• Belirli bir maddedeki radyasyon etkileri, pozlanma
miktarından daha çok soğurma dozuna ve enerjisine
bağlıdır.
• Radyasyonun canlı organizmadaki etkisi de buna bağlı
olarak enerji yoğunluğuna bağlıdır.
• Ağır yüklü bir parçacığın canlı bir organizmadan geçişi
esnasında küçük bir hacimde çok sayıda iyonlaşma söz
konusu olduğunda kimysal değişimin şiddetine bağlı olarak
etkiler söz konusudur. Burada devreye Lineer Enerji
Transferi(LET) değeri devreye girer.
• LET değeri, -dE/dx değerinden küçüktür.
54. Zümrüt VAROL
• Doz Eşdeğeri, yüksek LET’li radyasyonların zarar verici
etkilerini sayısallaştırmak üzere geliştirilmiştir.
Soğurulan dozun kalite faktörü( Q) çarpılmasıyla elde edilir
Kalite Faktörü:birim mesafede aktarılan enerjiye göre belirli
bir radyasyon türü ve enerjisi için kullanılan kavramdır.
H= D.Q
55. Zümrüt VAROL
• Doz eşdeğerinin eski biri rem’dir. SI sisteminde birim
Sievert’tir.
• 1Sv=100 rem 10μSv= 1mrem
• EŞDEĞER DOZ
• Radyasyona maruz kalan bir insanda meydana gelebilecek zararlı
biyolojik etkileri de ölçebilen bir birime ihtiyaç vardır. Bazı organların
diğer organlar göre radyasyon hassasiyeti farklıdır ve aynı doza karşı
oluşan biyolojik etkide farklıdır.
• Birimi Sievert’tir
• Eşdeğer Doz (ED)= Soğurulan Doz (D)x Kalite Faktörü (QF)
56. Zümrüt VAROL
• Radyasyona maruz kalan bir insanda meydana gelebilecek
zararlı biyolojik etkileri de ölçebilen bir birime ihtiyaç vardır.
• Ayrıca bazı organların diğer organlar göre radyasyon
hassasiyeti farklıdır ve aynı doza karşı oluşan biyolojik etkide
farklıdır.
57. Zümrüt VAROL
Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu (ICRP) tarafından önerilen
temel radyasyon korunma standartları:
• Mesleği gereği radyasyonla çalışanlar için bütün vücudun ışınlanma doz
limitleri:
50 mSv/yıl veya 5 rem/yıl
1 mSv/hafta veya 100 mrem/hafta
0,2 mSv/gün veya 20 mrem/gün
• Halk için bütün vücudun ışınlanma doz limitleri:
5 mSv/yıl veya 0,5 rem/yıl