Etkin yük yaklaşımı kullanarak protonlar için Z=2-54 elementlerin durdurma gücü üzerine bir çalışma
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2019
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erzincan Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
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.
The stopping power is the average energy loss per unit length of charged particles due to the interaction with the Coulomb field of electrons in target and nucleus. Stopping power has important applications in many areas such as atomic physics, nuclear physics and applications, radiation dosimetry. The aim of this study is to calculate the collision stopping power of Z=2-54 atomic elements by using the effective charge approach based on Bethe-Bloch theory for the 1 keV-1 GeV energy protons. For this purpose, the effective charge, effective mean excitation energies and potential energy functions of the target elements were firstly determined. For the electronic charge density, Roothaan-Hartree-Fock atomic wavefunctions were selected and the change of the effective charge of the target atoms with the energy of the protons was examined. Then, the collision stopping power values were calculated by using the obtained effective charges of the target atoms. It was seen that as the atomic number and the energy of the incoming protons increased, effective charge values ascended. It was determined that the stopping power values decreased as the number of atoms increased and the maximum points of stopping power shifted towards high energies. The calculated stopping power values for the carbon atom from the target elements were compared with the data of the ICRU 49, SRIM, CasP and Janni available in the literature. It was observed that the results were quite appropriate with the literature data at certain error rates. In addition, it is understood that the effective charge approach used in this study can be used in energies less than 1 MeV.
The stopping power is the average energy loss per unit length of charged particles due to the interaction with the Coulomb field of electrons in target and nucleus. Stopping power has important applications in many areas such as atomic physics, nuclear physics and applications, radiation dosimetry. The aim of this study is to calculate the collision stopping power of Z=2-54 atomic elements by using the effective charge approach based on Bethe-Bloch theory for the 1 keV-1 GeV energy protons. For this purpose, the effective charge, effective mean excitation energies and potential energy functions of the target elements were firstly determined. For the electronic charge density, Roothaan-Hartree-Fock atomic wavefunctions were selected and the change of the effective charge of the target atoms with the energy of the protons was examined. Then, the collision stopping power values were calculated by using the obtained effective charges of the target atoms. It was seen that as the atomic number and the energy of the incoming protons increased, effective charge values ascended. It was determined that the stopping power values decreased as the number of atoms increased and the maximum points of stopping power shifted towards high energies. The calculated stopping power values for the carbon atom from the target elements were compared with the data of the ICRU 49, SRIM, CasP and Janni available in the literature. It was observed that the results were quite appropriate with the literature data at certain error rates. In addition, it is understood that the effective charge approach used in this study can be used in energies less than 1 MeV.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Durdurma Gücü, Etkin Yük, Bethe-Bloch, Proton, Stopping Power, Effective Charge
Kaynak
Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
12
Sayı
3
Künye
USTA M (2019). Etkin Yük Yaklaşımı Kullanarak Protonlar için Z=2-54 Elementlerin Durdurma
Gücü Üzerine Bir Çalışma. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(3), 1307 - 1314. Doi: 10.18185/erzifbed.480745
