Radyolojik tıp için farklı oksit sistemleriyle Na-Ba-Fe-B-Bi-Si-O camlarının üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production and characterisation of Na-Ba-Fe-B-Bi-Si-O glasses with different oxide systems for radiological applications
- Tez No: 1012288
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH ÇALIŞKAN, PROF. DR. HALİL ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Cam, Cam-seramik, Radyasyon zırhlama, Metal oksitler (Ca, Zr), Glass, Glass-ceramic, Radiation shielding, Metal oxides (Ca, Zr)
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gama ışınları ve X-ışınları gibi iyonlaştırıcı radyasyon türleri, insan ve çevre üzerinde tehlikeli etkilere sahiptir. Bu etkilerinden korunmak için zırhlama malzemeleri geliştirilmeye odaklanılmıştır. Radyasyondan korunmak için zırhlama malzemesi olarak kurşun esaslı bileşikler kullanılmaktadır. Ağır bir malzeme olan kurşun, toksik bir madde olarak bilinmektedir. Bu nedenle, kurşuna alternatif olarak, hafif, toksik olmayan, düşük yoğunluklu ve transparan ve yarı transparan özelliklere sahip bir zırh malzemesi geliştirme ihtiyacı ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmanın kapsamında bu ihtiyacı karşılayacak ağırlıkça 9Na2O-5BaO-1Fe2O3-25Bi2O3-40B2O3-(20−x)SiO2-xMeO (Ca, Mg ve Zr) kimyasal bileşime sahip, fiziksel, yapısal, kimyasal, mekanik ve radyasyon zırhlama özellikleri iyileştirilmiş cam ve cam-seramik malzeme üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu proje çalışmasında, radyolojik tıp uygulamalarında kullanılmak üzere üretilecek olan radyasyon zırhlama malzemesi, cam ve cam-seramiktir. Cam malzeme üretimi için geleneksel ergiterek soğutma yöntemi kullanılmıştır. Cam-seramik malzemesi ise ilk olarak geleneksel yöntemle üretilen cam numunelerine kristalizasyon işlemi yapılarak, ikinci olarak ise toz metalurjisi yöntemi kullanılarak üretimi gerçekleştirilmiştir. Cam dökümünde kimyasal kompozisyon çok önemli bir parametredir. Hem camın dökülebilirliğini hem de radyasyon zırhlama parametrelerini önemli ölçüde etkilemektedir. Çünkü camın kimyasal kompozisyonu ergitme sırasında tam olarak ergitilemezse homojen karışım sağlanamayacaktır. Ayrıca ergitme işlemi sırasında yapı içerisinde gaz kabarcıkları oluşabilmektedir. Cam içerisinde oluşan bu kabarcıklar malzemenin homojenliğini olumsuz bir şekilde etkilemektedir. Bu değişiklikler, malzemenin özelliklerini etkileyebilmektedir. Bundan dolayı gerçek sonuçlara ulaşmak için camın üretilmesi gerekmektedir. Elde dilen numunelerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi ile numunelerin içerdiği elementlerin tespit edilmesi ve miktarları analiz edilmiştir. X-ışını kırınımı yöntemi ile numunelerin kristal ve amorf yapıları ve olası faz bileşimleri belirlenmiştir. Termogravimetri diferansiyel termal analiz ve ısı mikroskobu ile kristallenme ve faz değişim sıcaklıklarını hakkında analizler yapılmıştır. Numunelerin kimyasal bağları ve bağlanma mekanizmaları Fourier dönüşümü kızılötesi spektrumları ile incelenmiştir. Mekanik özellikleri ise indentasyon yöntemiyle mikro sertlik ölçümü yapılarak belirlenmiş olup ve kırılma tokluğu hesaplanmıştır. Numunelerin radyasyon zırhlama parametreleri GEANT simülasyon paketi ve XCOM uygulaması ile hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Ionizing radiation types such as gamma rays and X-rays pose hazardous effects on both humans and the environment. To mitigate these effects, the development of shielding materials has become a primary focus. Lead-based compounds are widely used as shielding materials for radiation protection. However, lead is a heavy and toxic material. Therefore, there is a growing need to develop alternative shielding materials that are lightweight, non-toxic, low-density, and exhibit transparent or semi-transparent properties. Within the scope of this study, glass and glass-ceramic materials with improved physical, structural, chemical, mechanical, and radiation shielding properties were produced and characterised. The materials have the chemical composition of 9Na2O–5BaO–1Fe2O3–25Bi2O3–40B2O3–(20−x)SiO2–xMeO (Me = Ca, Mg, and Zr), designed to meet the aforementioned requirements. In this project, radiation shielding materials in the form of glass and glass-ceramics were developed for use in radiological medical applications. Glass samples were produced using the conventional melt-quenching method. Glass-ceramic materials were obtained through two approaches: (i) controlled crystallization of the conventionally produced glass samples and (ii) the powder metallurgy method. The chemical composition is a critical parameter in glass production, as it significantly affects both the castability and radiation shielding performance. If the composition is not fully melted during processing, a homogeneous mixture cannot be achieved. Additionally, gas bubbles may form within the structure during melting. These bubbles negatively affect the homogeneity of the material and consequently influence its properties. Therefore, producing the glass experimentally is essential to obtain reliable and realistic results. The surface morphology of the produced samples was examined using scanning electron microscopy (SEM). The elemental composition and their concentrations were analysed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The crystalline and amorphous structures, as well as possible phase compositions, were determined using X-ray diffraction (XRD). Crystallization behaviour and phase transition temperatures were analysed using thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), and heating microscopy. Chemical bonding and bonding mechanisms were investigated via Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Mechanical properties were determined by microhardness measurements using the indentation method, and fracture toughness values were calculated. Radiation shielding parameters (linear attenuation coefficient, mass attenuation coefficient, effective atomic number, half-value thickness, etc.) of the samples were evaluated using the GEANT simulation package and the XCOM program.
Benzer Tezler
- Fabella görülme oranının radyolojik olarak araştırılması
The Incidence of the fabella in radiological evaluation
AYMELEK YALIN
Yüksek Lisans
Türkçe
1984
MorfolojiCumhuriyet ÜniversitesiMorfoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN CEYHAN
- Sivas yöresinde os trigonum oranının radyolojik olarak araştırılması
An Investigation about the incidence of os trigonumin Sivas
MEHMET ÇİMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Radyoloji ve Nükleer TıpCumhuriyet ÜniversitesiMorfoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN CEYHAN
- Peptik ülserli hastaların ve kontrol grubunun resim çizme testlerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
GÜLSEN ERBEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
GastroenterolojiUludağ ÜniversitesiPsikiyatri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUNA TANELİ
- Femur boyun bölgesi kırıklarının kompresyonlu ve kayıcı kalça çivileri ile tedavisi
Başlık çevirisi yok
OSMAN UĞUR ÇALPUR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1985
Ortopedi ve Travmatolojiİstanbul ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRİ SEYHAN