Etkin Yük Yaklaşımı Kullanarak Protonlar için Z=2-54 Elementlerin Durdurma Gücü Üzerine Bir Çalışma
Öz
Durdurma
gücü, hedef içerisindeki elektronlar ve çekirdeğin Coulomb alanı etkileşmesi
nedeniyle yüklü parçacıkların birim uzunluk başına ortalama enerji kaybıdır.
Durdurma gücünün atom fiziği, nükleer fizik ve uygulamaları, radyasyon
dozimetrisi gibi birçok alanlarda önemli uygulamaları vardır. Bu çalışmanın
amacı 1 keV-1 GeV enerjili protonlar için Z=2-54 atom numaralı elementlerin
Bethe-Bloch teorisine dayalı etkin yük yaklaşımı yöntemi kullanılarak çarpışma
durdurma gücünü hesaplamaktır. Bunun için öncelikle hedef elementlerin etkin
yük, etkin ortalama uyarılma enerjileri ve potansiyel enerji fonksiyonları
belirlendi. Elektronik yük yoğunluğu için Roothaan-Hartree-Fock atomik
dalgafonksiyonları seçildi ve hedef atomların etkin yükünün protonların
enerjisiyle değişimi incelendi. Ardından elde edilen hedef atomların etkin yükleri
kullanılarak çarpışma durdurma gücü değerleri hesaplandı. Atom numarası ve
gelen protonların enerjisi arttıkça etkin yük değerlerinin arttığı görüldü.
Durdurma gücü değerlerinin ise atom sayısı arttıkça azaldığı ve durdurma gücüne
ait maksimum noktalarının yüksek enerjilere doğru kaydığı belirlendi. Hedef
elementlerden karbon atomu için hesaplanan durdurma gücü değerleri literatürde
mevcut ICRU 49, SRIM, CasP ve Janni’nin verileriyle karşılaştırıldı. Sonuçların
belirli hata oranlarında literatür verileriyle oldukça uygun oldukları
gözlendi. Ayrıca bu çalışmada kullanılan etkin yük yaklaşımının 1 MeV’den düşük
enerjilerde de kullanılabileceği anlaşıldı.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Bohr, N. (1940). Scattering and Stopping of Fission Fragments. Phys. Rev., 58(7), 654-655.
- Bohr, N. (1941). Velocity-Range Relation for Fission Fragments. Phys. Rev., 59(3), 270-275.
- Bunge, C. F., Barrientos, J. A., & Bunge, A. V. (1993). Roothaan-Hartree-Fock Ground-State Atomic Wave Functions: Slater-Type Orbital Expansions and Expectation Values for Z = 2-54. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 53(1), 113-162.
- Cabrera-Trujillo, R., Cruz, S. A., Oddershede, J., & Sabin, J. R. (1997). Bethe theory of stopping incorporating electronic excitations of partially stripped projectiles. Physical Review A, 55(4), 2864-2872.
- Damache, S., Ouichaoui, S., Belhout, A., Medouni, A., & Toumert, I. (2004). Stopping of 236 keV – 3.019 MeV protons in mylar and polypropylene films. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 225(4), 449-463.
- Dib, A., Ammi, H., Hedibel, M., Guesmia, A., Mammeri, S., Msimanga, M., & Pineda-Vargas, C. A. (2015). Electronic stopping power data of heavy ions in polymeric foils in the ion energy domain of LSS theory. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 362, 172-181.
- Garcia-Molina, R., Abril, I., de Vera, P., & Paul, H. (2013). Comments on recent measurements of the stopping power of liquid water. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 299(0), 51-53.
- Grande, P. L., & Schiwietz, G. (2009). Convolution approximation for the energy loss, ionization probability and straggling of fast ions. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 267(6), 859-865.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Mühendislik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Metin Usta
*
0000-0002-7896-397X
Türkiye
Yayımlanma Tarihi
31 Aralık 2019
Gönderilme Tarihi
8 Kasım 2018
Kabul Tarihi
15 Aralık 2019
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2019 Cilt: 12 Sayı: 3