EXPERIMENTAL DETERMINATION OF EFFECTIVE RESONANCE ENERGIES FOR THE (n,γ) REACTIONS OF 71Ga, 75As, 115In, 152Sm, 158Gd, 164Dy, 170Er, 179Hf BY DUAL MONITOR METHOD

Bu tezde, epitermal nötron spektrumu bölgesinde gözlenen çok sayıdaki rezonans enerjisi yerine kullanılabilecek etkin bir rezonans enerjisinin deneysel olarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Etkin rezonans enerjilerinin deneysel olarak belirlenmesinde, üstün rezonans özellikleri olan 55Mn ve 98Mo izotoplarının, çift monitör olarak kullanılması önerilmiştir. Önerilen çift monitör yöntemi ile 71Ga(n,γ)72Ga, 75As(n,γ)76As, 115In(n,γ)116mIn, 152Sm(n,γ)153Sm, 158Gd(n,γ)159Gd, 164Dy(n,γ)165Dy, 170Er(n,γ)171Er ve 179Hf(n,γ)180mHf tepkimelerinin etkin rezonans enerjileri deneysel olarak belirlenmiştir. Toz halindeki numuneler, 241Am-Be nötron kaynağından (aktivitesi: 3x592 GBq) elde edilen izotropik nötron alanında ışınlanmıştır. Numuneler, termal nötronların etkisine karşı, 1 mm kalınlıklı Cd silindirik kılıf içinde ışınlanmıştır ve elde edilen aktiviteler, p tipi, eş eksenli ve bağıl verimi %120,8 olan bir HPGe dedektörde ölçülmüştür. Gama öz soğurulması (Fg), termal nötron öz soğrulması (Gth) ve epitermal nötron öz soğurulması (Gepi) için gerekli düzeltme faktörleri hesaba katılmıştır. Gerçek eş zamanlı çakışma toplama etkileri (true coincidence summing effect) nedeniyle olabilecek sayım kayıplarının elimine edilmesi veya en aza indirgenmesi için numuneler sayım sırasında, dedektörden 10 cm uzakta tutulmuştur. Deneysel verilerin değerlendirilmesinde, ölçümlerde Cd-oranı karşılaştırma yöntemi kullanılmıştır. İncelenen tepkimelerin E􀴥r değerleri, sırasıyla 71Ga(n,γ)72Ga için v 174±36 eV, 75As(n,γ)76As için 112±23 eV, 115In(n,γ)116mIn için 1,58±0,33 eV, 152Sm(n,γ)153Sm için 8,65±1,80 eV, 158Gd(n,γ)159Gd için 49,6±10,4 eV, 164Dy(n,γ)165Dy için 225±47 eV, 170Er(n,γ)171Er için 129±27 eV ve 179Hf(n,γ)180mHf için 17,0±3,5 eV olarak belirlenmiştir. İncelenen izotoplar için literatürde deneysel olarak belirlenen E􀴥r değerleri olmadığından ölçülen değerler, güncel rezonans verileri kullanılarak kuramsal yaklaşımlarla hesaplanan E􀴥r değerleri ve daha önce hesaplanmış kuramsal değerler ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, incelenen izotoplar için ölçülen E􀴥r ile teorik hesaplamayla elde edilen E􀴥r değerleri, %0,6 ile %15 arasında uyuşmaktadır. Ancak, 164Dy(n,γ)165Dy için ölçülen değer, eski literatür teorik değerlerinden, %0,4 ile %35 arasında değişen oranda farklıdır. 1/E1+α gerçek epitermal spektrumlarda, E􀴥r değerleri elde edilecek diğer analitik nicelikleri önemli derecede etkilediğinden, standartlaştırma çalışmalarının güvenilirliğinin artırılması için diğer izotopların E􀴥r değerleri için de deneysel ölçümlerin yapılması gerekmektedir.In this thesis, the main aim is to determine experimentally an average (effective) resonance energy replacing by all resonances lying in epithermal neutron spectra. To do this, a dual monitor (55Mn-98Mo) having favorable resonance properties is suggested. The effective resonance energy (E􀴥r ) values for the 71Ga(n,γ)72Ga, 75As(n,γ)76As, 115In(n,γ)116mIn, 152Sm(n,γ)153Sm, 158Gd(n,γ)159Gd, 164Dy(n,γ)165Dy, 170Er(n,γ)171Er and 179Hf(n,γ)180mHf reactions were measured by using Cadmium ratios from a dual monitor (55Mn-98Mo). The powder samples were irradiated in an isotropic neutron field obtained from 241Am-Be neutron sources having an activity of 3x592 GBq. Thermal neutrons were shielded by using 1 mm thick Cd cylindrical box. Thus the induced activities in the samples were measured with a coaxial p-type HPGe detector with a relative efficiency of 120,8%. The necessary correction factors for gamma self-attenuation (Fg), thermal neutron self-shielding (Gth) and resonance neutron self-shielding (Gepi) effects were taken into account. To minimize the true coincidence summing (TCS) events due to possible X and γ ray summing effects, the very small samples were measured at a sample-detector distance of 10 cm. Also the Cdratios were determined by using the comparator technique, thus cancelling out the same magnitudes of TCS correction factors. The experimentally determined E􀴥r -values were 174±36 eV for 71Ga(n,γ)72Ga, 112±23 eV for 75As(n,γ)76As, 1,58±0,33 eV for 115In(n,γ)116mIn, 8,65±1,80 eV for 152Sm(n,γ)153Sm, 49,6±10,4 eV vii for 158Gd(n,γ)159Gd, 225±47 eV for 164Dy(n,γ)165Dy, 129±27 eV for 170Er(n,γ)171Er and 17,0±3,5 for 179Hf(n,γ)180mHf reactions, respectively. Since the experimentally determined E􀴥r-values for the 115In, 152Sm, 158Gd, 164Dy, 170Er and 179Hf isotopes are not available in literature, the present experimental results are compared only with those of the newest and earlier theoretically calculated ones. The present experimental results for the E􀴥r-values were also theoretically calculated by using the newest resonance data. The results show that the present experimental E􀴥r-values for the investigated isotopes agree within 0,6-15% with those of the theoretically calculated ones, except for 164Dy(n,γ)165Dy. It is fonnd that the experimental E􀴥r -value 164Dy isotope shows a discrepancy varying between 0,4% and 35% from the calculated ones obtained by older and recent resonance data. In literature survey, a wide variation of the available E􀴥r-values implies the need for the new experimental determinations of E􀴥r-values for other isotopes to obtain more reliable and accurate analytical results. Because the E􀴥rvalues, especially used in k0 standardization method can affect significiantly other analytical results obtained from a 1/E1+α distribution epithermal neutron spectra existing in real neutron fields

Neutron self-shielding correction in application of k(0)-NAA standardization method to determine Mn content in manganese ores

In this study, it is aimed to investigate neutron self-shielding effect in application of k(0)-NAA standardization method to determine Mn contents in manganese ores. Because the neutron self-shielding correction factors are significant factors in application of k(0)-NAA method for large samples. To estimate these, several Mn-ore samples and Au monitor were irradiated separately in a 37 GBq Am-241-Be neutron source irradiation unit and then they were measured by using a 78.5% relative efficient HPGe detector. In this study, the sigmoid function approaches for calculation of G(th) and G(e) factors were applied for the right cylinder sample geometry at known elemental compositions in samples, determined by EDXRF technique with a 25 mm(2) Silicon Drift Detector (SDD). The present results indicate that k(0)-NAA method is applicable successfully to determine Mn contents in Mn-ore samples providing that G(th) and G(e) factors are estimated accurately even if a low-flux isotopic neutron source is used