Bütün zaman ayarları WEZ +2 olarak düzenlenmiştir. Şu anki saat: 
Çeşitli şekerlerin X-ışını toz kırınım yöntemi ile nitel analizi 
1.GİRİŞ:
Projenin amacı, günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız bazı şekerlerin içeriklerini incelemek ve birbirleri ile kıyaslamak ayrıca içinde katkı maddesi olup olmadığını tayin etmek. Birçok şeker örnekleri kristal yapıdadır. X-ışınları kırınım deseni bir kristal örneğin parmak izini vermektedir. Bu nedenle çalışmada incelenen şekerlerin içeriklerini belirlemek için X-ışını toz kırınım yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen deneysel veriler, şekerlerin içerikleri için ICDD (The Internatıonal Centre for Diffraction Data) de verilmiş olan kart bilgileri ile kıyaslanarak incelenen örneklerin içerikleri belirlenmiştir. X-ışını kırınım deneyi sırasında X-ışını ile ışınlanmış şekerlerin yapısında oluşan değişiklikleri görmek için de Elektron Spin Rezonans (ESR) yöntemi kullanılarak, ışınlanmış ve ışınlanmamış toz şekerin ESR çalışması yapılmıştır.
Çalışmada aşağıda verilmiş olan şekerlerinin kristal yapısı incelenmiştir:
Toz şeker (çay şekeri)
Küp şeker (çay şekeri)
Esmer şeker (çay şekeri)
Tatlandırıcı (diyabet şekeri)
Top şeker (lolipop şeker)
Meyve şekeri (bayram şekeri)
X-ışını yüksek frekanslı, düşük dalgaboylu elektromanyetik dalgadır. Dalga boyları 0.1 ile 100 angström arasında değişir. X-ışınının yapısını 1912’de alman fizikçisi Von Laue tespit etti; bu amaçla billur bir lam yardımıyla X-ışınının kırınımını gerçekleştirdi; bu deney aynı zamanda, billurlar için ağ biçiminde kafesli bir yapıyı öngören Bravais teorisinin de doğrulanmasına yaradı. Bunu izleyen yıllarda, X ışınının tayflarından yararlanarak baba ve oğul Bragg’lar ve Fransız Maurice de Broglie pek çok ölçme yaptılar.
2.1.2. X- Işınının Özellikleri:
1) Dalga boyları 0,1 – 100 Å arasında olan ve enerjisi ortalama 100 KeV olan bir elektromanyetik dalgadır.
2) Kısa dalga boyu ucu gama ışınıyla, uzun dalga boyu ucu ise morötesi ışınla karışır.
3) Dalga boyları küçük, girginlik dereceleri fazla X-ışınına “sert X-ışını” denir. Dalga boyları büyük, girginlik dereceleri az olan X-ışınına “yumuşak X-ışını” denir.
4) Hızları ışık hızına eşittir.
5) Yüksüz oldukları için, manyetik ve elektrik alanlardan etkilenmezler.
6) Kırınım, girişim, kutuplanma gibi özellikler gösterirler.
7) Floresans ve fotografik etkileri vardır.
8) Maddeye nüfuz etme (penetrasyon) özelliği fazla olduğundan madde içinden kolaylıkla geçerler. Bu esnada yollarından saparlar ve saçılırlar. Madde üzerinde ikincil radyasyon meydana getirirler.
9) Maddeyi iyonize ederek, biyolojik ve kimyasal hasarlar meydana getirirler. Rölatif Biyolojik etkinlik değeri 1’dir (RBE=1). RBE değerleri LET (Lineer Enerji Transferi: Parçacığın birim yol uzunluğu başına kaybettiği enerji) değerlerine bağlı olduğundan radyasyonun temel etkisinin bir indisini verir. LET değerleri yüksek olan parçacıkların RBE değerleri büyük olur. X-ışını madde içinden geçerken enerjilerini, fotoelektrik, compton ve çift oluşum etkileşmeleri ile kaybederler.
10) Bir X-ışını tüpünde anot-katot arasındaki gerilimin değerine bağlı olarak sürekli (beyaz) spektrum, anot maddesinin cinsine bağlı olarak da keskin çizgili (karakteristik) spektrum vardır. Yüksek hızlı elektronlar, metal hedefe çarptıklarında iki süreç gerçekleştirirler. Birinci durumda, yüksek hızlı elektronlar aniden durdurulur ve enerjileri radyasyon enerjisine dönüştürülür. Yani elektronlar bir çarpışmada durdurulursa, enerjilerinin tamamı bir foton enerjisine dönüşür; eğer birinci çarpışmada enerjinin bir kısmını verirlerse diğer atomlarla çarpışmayı sürdürerek toplam enerjisini yavaş yavaş kaybederler. Böylece “beyaz radyasyon” olarak adlandırılan ve sürekli bir dalga boyu aralığı içeren fotonlar yayımlanmış olur. İkinci durumda ise X-ışını tüpünde voltaj, hedef metalin karakteristik değerinin üstüne yükseltilirse, belirli bazı dalga boylarında sürekli spektruma ek olarak keskin şiddet maksimumları görülür. Bunlara “karakteristik çizgiler” denir.
2. KURAMSAL BİLGİLER
2.1. X-ışını
X-ışını 1895 yılında Alman Fizikçisi W.K.Röntgen tarafından bulunmuştur. İçerisindeki hava boşaltılmış olan bir cam tüpten yüksek elektrik akımı geçiren Röntgen, tesadüfen çok önemli bir olaya tanık olmuştu. Tüp yakınında bulunan bir floresan ekran yeşilimsi bir renkle parıldamaya başlamıştı. Floresan madde ışımaya maruz kalınca parıldamıştır. Röntgen, cam tüpün bilinmeyen bir türde ışıma yaptığını görmüş ve ışımaya X-ışını adını vermiştir. Yapılan deneyler, elektronların cam gibi bir katı maddeye çarptıklarında, elektron demetinin X-ışını ürettiğini göstermiştir.
X-ışını,vakumlu bir X-ışını tüpü içinde ve büyük hızlandırıcılarda (sinkrotron ışıması) üretilebilir. X-ışını tüpü, yüksek voltajlı bir katot-ışını tüpüdür. İçerisinde bir metal hedef ve bir metal filaman vardır. Elektronlar metal hedefe çarptıkları zaman, metal tarafından salınırlar.
2.1.1. X-ışını Tüpü
Tüp yüksek vakumda havası boşaltılmış cam bir kılıftan oluşmuştur. Bir ucunda anot (pozitif elektrot), diğer ucunda katot (negatif elektrot) bulunur ve bunların her ikisi de lehimle sıkıca mühürlenmiştir. Katot, ısıtıldığında elektron salan tungsten materyalinden yapılmış bir flamandır. Anot, kalın bir çubuk ve bu çubuğun sonundaki metal hedeften oluşur. Anot ve katot arasına yüksek voltaj uygulandığında katot flamanda elektron yayınlanır. Bu elektronlar yüksek gerilim altında anoda doğru hızlandırılır ve hedefe çarpmadan önce yüksek hızlara ulaşır. Yüksek hızlı elektronlar metal hedefe çarptıklarında enerjilerini aktararak bir foton yayınlanır. Oluşan X-ışını demeti cam zarfın içindeki ince cam pencereden geçer. Bazı tüplerde tek dalga boylu X-ışını elde etmek için flitre kullanılır.
Hedef olarak farklı dalga boylarındaki metaller kullanabilmektedir.
Cr (Ka1): 2.28964 Å Cu (Ka1): 1.54183 Å
Fe (Ka1): 1.93597 Å Mo (Ka1): 0.71073 Å
Co (Ka1): 1.78892 Å Ag (Ka1): 0.55936 Å
Ni (Ka1): 1.65784 Å W (Ka1): 0.20899 Å
X-ışını yüksek frekanslı, düşük dalgaboylu elektromanyetik dalgadır. Dalga boyları 0.1 ile 100 angström arasında değişir. X-ışınının yapısını 1912’de alman fizikçisi Von Laue tespit etti; bu amaçla billur bir lam yardımıyla X-ışınının kırınımını gerçekleştirdi; bu deney aynı zamanda, billurlar için ağ biçiminde kafesli bir yapıyı öngören Bravais teorisinin de doğrulanmasına yaradı. Bunu izleyen yıllarda, X ışınının tayflarından yararlanarak baba ve oğul Bragg’lar ve Fransız Maurice de Broglie pek çok ölçme yaptılar.
2.1.2. X- Işınının Özellikleri:
1) Dalga boyları 0,1 – 100 Å arasında olan ve enerjisi ortalama 100 KeV olan bir elektromanyetik dalgadır.
2) Kısa dalga boyu ucu gama ışınıyla, uzun dalga boyu ucu ise morötesi ışınla karışır.
3) Dalga boyları küçük, girginlik dereceleri fazla X-ışınına “sert X-ışını” denir. Dalga boyları büyük, girginlik dereceleri az olan X-ışınına “yumuşak X-ışını” denir.
4) Hızları ışık hızına eşittir.
5) Yüksüz oldukları için, manyetik ve elektrik alanlardan etkilenmezler.
6) Kırınım, girişim, kutuplanma gibi özellikler gösterirler.
7) Floresans ve fotografik etkileri vardır.
8) Maddeye nüfuz etme (penetrasyon) özelliği fazla olduğundan madde içinden kolaylıkla geçerler. Bu esnada yollarından saparlar ve saçılırlar. Madde üzerinde ikincil radyasyon meydana getirirler.
9) Maddeyi iyonize ederek, biyolojik ve kimyasal hasarlar meydana getirirler. Rölatif Biyolojik etkinlik değeri 1’dir (RBE=1). RBE değerleri LET (Lineer Enerji Transferi: Parçacığın birim yol uzunluğu başına kaybettiği enerji) değerlerine bağlı olduğundan radyasyonun temel etkisinin bir indisini verir. LET değerleri yüksek olan parçacıkların RBE değerleri büyük olur. X-ışını madde içinden geçerken enerjilerini, fotoelektrik, compton ve çift oluşum etkileşmeleri ile kaybederler.
10) Bir X-ışını tüpünde anot-katot arasındaki gerilimin değerine bağlı olarak sürekli (beyaz) spektrum, anot maddesinin cinsine bağlı olarak da keskin çizgili (karakteristik) spektrum vardır. Yüksek hızlı elektronlar, metal hedefe çarptıklarında iki süreç gerçekleştirirler. Birinci durumda, yüksek hızlı elektronlar aniden durdurulur ve enerjileri radyasyon enerjisine dönüştürülür. Yani elektronlar bir çarpışmada durdurulursa, enerjilerinin tamamı bir foton enerjisine dönüşür; eğer birinci çarpışmada enerjinin bir kısmını verirlerse diğer atomlarla çarpışmayı sürdürerek toplam enerjisini yavaş yavaş kaybederler. Böylece “beyaz radyasyon” olarak adlandırılan ve sürekli bir dalga boyu aralığı içeren fotonlar yayımlanmış olur. İkinci durumda ise X-ışını tüpünde voltaj, hedef metalin karakteristik değerinin üstüne yükseltilirse, belirli bazı dalga boylarında sürekli spektruma ek olarak keskin şiddet maksimumları görülür. Bunlara “karakteristik çizgiler” denir.
Hazırlayan:
Ayşe BOZDOĞAN
HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ
Normal
