İyonize radyasyona maruz kalan grafit-kil kompozit yapılı kurşun kalemin yapısal karakterizasyonu ve dozimetrik performansının araştırılması
Investigation of the structural characterization and dosimetric performance of graphite-clay composite pencil exposed to ionizing radiation
- Tez No: 1025590
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜL KARATAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, ticari HB tipi karbon bazlı kurşun kalemin yapısında bulunan grafit-kil kompozit yapının iyonlaştırıcı gama radyasyonu altındaki yapısal değişimleri ve dozimetrik özellikleri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Çalışma kapsamında, 5, 10 ve 20 Gy radyasyon dozlarında 60Co ışınlarıyla ışınlanan grafit-kil kompozit yapının kristalografik, morfolojik, kimyasal ve dozimetrik özellikleri; X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu ve enerji dağılım spektroskopisi (SEM-EDS), Raman spektroskopisi ve elektron spin rezonans (ESR) spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiştir. XRD analizleri, grafit matrisinin 5 Gy seviyesine kadar yapısal kararlılığını koruduğunu, ancak artan dozla birlikte (002) kırınım piki açısının 26.72°'ye kaydığını ve düzlemler arası mesafenin (d200) 0.3335 nm değerine gerilediğini göstermiştir. SEM-EDS ölçümlerinde, kompozit yapının ağırlıkça %68.19 C, %19.29 O ve %9.31 Si elementlerinden oluştuğu gözlenmiştir. Ayrıca, malzeme genel bütünlüğünü korusa da özellikle 10 Gy ve üzerindeki radyasyon dozlarında lokal yüzey deformasyonları tespit edilmiştir. Karbon yapısındaki bozulmaları inceleyen Raman spektroskopisi verileri, ışınlama dozu ile doğru orantılı olarak malzemedeki yapısal kusur yoğunluğunun radyasyon etkisiyle nicel olarak arttığını doğrulamıştır. Radyasyon etkisiyle ortalama kristalit boyutunun (La) 124.06 nm'den 51.70 nm'ye düştüğü ve yapısal kusur yoğunluğunun (ID/IG) ise 0.36 oranına yükseldiği nicel olarak kanıtlamıştır. Malzemenin dozimetrik performansını belirlemek amacıyla gerçekleştirilen ESR ölçümleri, 341 mT manyetik alan değerinde oluşan paramanyetik spin merkezlerinin sinyal şiddeti ile uygulanan doz arasında doğrusal bir ilişki (R2=0.992) olduğunu ortaya koymuştur. Işınlanmamış numunede 1.99929 olan g-faktörü değerinin 20 Gy dozunda 1.99987'ye kayması, malzemenin radyasyona karşı yüksek hassasiyeti olduğunu göstermiştir. Elde edilen veriler, ticari HB tipi kurşun kalemlerin düşük maliyetli, kolay erişilebilir ve toksik olmayan özellikleri sayesinde radyasyon güvenliği ve dozimetrik uygulamalarda alternatif bir materyal olarak kullanılma potansiyeline sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu çalışma, karbon bazlı kompozitlerin radyasyon altındaki mikroyapısal davranışlarının anlaşılmasına ve yeni nesil dozimetre sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the structural changes and dosimetric properties of the graphite-clay composite structure found in commercial HB-type carbon-based pencils under ionizing gamma radiation were investigated in detail. Within the scope of the study, the crystallographic, morphological, chemical, and dosimetric properties of the graphite-clay composite structure irradiated with 60Co rays at radiation doses of 5, 10, and 20 Gy were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), Raman spectroscopy, and electron spin resonance (ESR) spectroscopy. XRD analyses showed that the graphite matrix maintained its structural stability up to the 5 Gy level; however, with increasing dose, the (002) diffraction peak angle shifted to 26.72° and the interplanar spacing (d200) decreased to 0.3335 nm. In SEM-EDS measurements, it was observed that the composite structure consisted of 68.19% C, 19.29% O, and 9.31% Si elements by weight. Furthermore, although the material maintained its overall integrity, local surface deformations were detected, especially at radiation doses of 10 Gy and above. Raman spectroscopy data, which examined the degradations in the carbon structure, confirmed that the structural defect density in the material quantitatively increased with the radiation effect in direct proportion to the irradiation dose. It was quantitatively proven that the average crystallite size (La) decreased from 124.06 nm to 51.70 nm and the structural defect density (ID/IG) increased to a ratio of 0.36 due to the radiation effect. ESR measurements performed to determine the dosimetric performance of the material revealed a linear relationship (R2=0.992) between the signal intensity of the paramagnetic spin centers formed at a magnetic field value of 341 mT and the applied dose. The shift of the g-factor value from 1.99929 in the unirradiated sample to 1.99987 at the 20 Gy dose demonstrated that the material has high sensitivity to radiation. The obtained data revealed that commercial HB-type pencils have the potential to be used as an alternative material in radiation safety and dosimetric applications due to their low-cost, easily accessible, and non-toxic properties. This study aims to contribute to the understanding of the microstructural behaviors of carbon-based composites under radiation and the development of next-generation dosimeter systems.
Benzer Tezler
- An investigation of radiation shielding performance of glass-ceramics for different applications
Farklı uygulamalar için cam seramiklerin radyasyon zırhlama performanslarının incelenmesi
ÜLGENAY TAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA ERENTÜRK
- Ayak ayak bileği travmalarında ultrasonografinin yeri
Ultrasonography in foot and ankle trauma
ÇAĞRI SERDAR ELGÖRMÜŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2016
İlk ve Acil YardımYıldırım Beyazıt ÜniversitesiAcil Tıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN ÖZHASENEKLER
- İyonize radyasyona maruz kalan bağırsak goblet hücrelerinin sekresyon değişiminin incelenmesi
Investigation of the altered secretion of goblet cells of intestine after ionizing radiation application
ZELİHA SEVİN
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZIM UÇAR
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH KAPLAN
- İyonize radyasyona maruz kalan sıçan ovaryumunda PARP-1 ekspresyonu ve follikülogenez üzerine curcuminin koruyucu etkisi
Protective effect of curcumin on folliculogenesis, and PARP-1 (Poly ADP-ribose polymerase-1) expression exposed ionising radiation in rat ovary
İBRAHİM PALA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Histoloji ve EmbriyolojiBülent Ecevit ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KANAT GÜLLE
- İyonize radyasyona maruz kalan radyoloji çalışanlarında oluşan DNA hasarlarının alkali comet metodu ile belirlenmesi
Determination of DNA damage with alkaline comet assay occur in radiological workers exposed to ionizing radiation
VEHBİ ATAHAN TOĞAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Tıbbi BiyolojiSüleyman Demirel ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURTEN ÖZÇELİK