Bazı Biyolojik Dokuların Foton Etkileşim Parametrelerin Hesaplanması

Abstract

Bu tezde kemikteki bazı kimyasal element ve bileşiklerin foton etkileşim parametreleri 1 keV-100 GeV enerji aralığında incelenmiştir. Radyasyonun bu tür biyolojik bileşikler üzerindeki etkilerinin araştırılması, medikal fizik ve radyasyon fiziğinde önemlidir. Bu etkileşim parametreleri kütle absorpsiyon katsayıları (μρ), etkin atom numarası (Zeff) ve elektron yoğunluğudur (Nel). Foton enerjisinin madde tarafından soğurulmasının bir ölçüsü olarak kütle soğurma katsayısını söyleyebiliriz. Absorpsiyona neden olan olaylar fotoelektrik etki, Compton etkisi ve çift oluşum olaylarıdır. 1keV ve 100GeV enerji aralığındaki kemikteki bazı bileşik ve elementlerin kütle absorpsiyon katsayıları NistXCom kod programı kullanılarak elde edildi. Elde edilen kütle absorpsiyon katsayıları kullanılarak kemikteki bazı bileşiklerin etkin atom numaraları ve elektron yoğunlukları hesaplandı. Aynı zamanda, kemikteki bileşiklerin etkin atom numaraları ve elektron yoğunlukları, bu üç olayın kütle absorpsiyon katsayılarına göre yeniden hesaplandı. Elde edilen verilerden enerjiye karşı kütle absorpsiyon katsayıları, etkin atom numaraları ve elektron yoğunluklarının grafikleri çizildi. Fotoelektrik etki, Compton etkisi ve çift oluşum olaylarının baskın olduğu enerji aralıkları belirlendi. Ayrıca kemikteki bazı kimyasal maddelerin yarı değer kalınlıkları ve kütle zayıflama katsayıları gibi etkileşim parametreleri deneysel olarak ölçülmüştür. Çalışmalar sonucunda düşük enerji aralığında fotoelektrik etkinin, yüksek enerji aralığında çift oluşum olayının ve orta enerji bölgesinde Compton etkisinin baskın olduğu görülmüştür.In this thesis, photon interaction parameters of some chemical elements and compounds in bone were investigated in the energy range of 1 keV-100 GeV. Investigating the effects of radiation on such biological compounds is important in medical and radiation physics. These interaction parameters are mass absorption coefficients (μρ), effective atomic number (Zeff) and electron density (Nel). We can say the mass absorption coefficient as a measure of the absorption of photon energy by matter. The events that cause absorption are photoelectric effect, Compton effect and pair formation events. The mass absorption coefficients of some compounds and elements in the bone in the energy range of 1keV and 100GeV were obtained using the NistXCom code program. Effective atomic numbers and electron densities of some compounds in bone were calculated using the obtained mass absorption coefficients. At the same time, the effective atomic numbers and electron densities of the compounds in bone were recalculated according to the mass absorption coefficients of these three events. From the obtained data, energy versus mass absorption coefficients, effective atomic numbers and electron densities were plotted. The energy ranges in which photoelectric effect, Compton effect and pair formation events are dominant were determined. In addition, interaction parameters such as half-value thicknesses (HVT) and mass attenuation coefficients of some chemical substances in bone were experimentally measured. As a result of the studies, it has been observed that the photoelectric effect is dominant in the low energy range, the double formation event in the high energy range and the Compton Effect in the middle energy range.