Akademik Veri Yönetim Sistemi
İçelli O., Eyecioğlu Ö.(Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2015 - 2017
Baş döndürücü bir hızla gelişen teknoloji ile birlikte radyasyon
kullanımı ve etkilerinden korunma hayati önem kazanmıştır. 1895 yılında W.C. Röntgen
tarafından X ışınlarının keşfi ile başlayan radyasyon ile tanışıklığımız
günümüze kadar arttırılan bilgi havuzu ile devam etmektedir. Canlılar yapay
veya doğal kaynaklar sebebi ile iyonize radyasyona maruz kalmaktadır. İyonize
radyasyonun olumsuz etkilerinden korunmak için radyasyon doz ve zırhlama
hesaplama yöntemleri geliştirilmiştir. Bu hesaplamalarda, radyasyonun madde
içerisindeki davranışının ölçüsü olan akı, şiddet, doz gibi niceliklerin en
temel parametreleri EABF (Energy Absorption Buildup Factor) ve EBF (Energy
Buildup Factor) parametreleridir. EABF ve EBF parametreleri, radyoterapi [1],
dozimetri [2–4], ilaç [5], nükleer
zırhlama [6,7], yapı
sektörü [8] gibi
farklı alanlarda kullanılmaktadır.
Radyasyonun kullanıldığı veya muhafaza edildiği bütün alanlarda; EABF ve
EBF parametrelerine ait güvenilir ve hassasiyet derecesi yüksek bilgilere
ihtiyaç duyulmaktadır. Bu parametrelerin kesinliği arttıkça radyasyon hakkında
yapılacak hesaplamaların kesinliği de o derece artacak ve sonuçlardaki sapmalar
azalacaktır. Bu sapmaların yüksek olması bir sorun teşkil eder mi? Eğer bu
soruyu malzeme bilimi açısından düşünecek olursak; üretilen bir zırh
malzemesinin radyasyon soğurma özelliğinin olduğundan yüksek veya düşük
hesaplandığı açıktır. Benzer şekilde, aynı parametrelerin ihmalini sağlık
alanında kanserli hücrenin alacağı doz hesaplamalarında düşünürsek; yine
hesaplanan dozun olması gerekenden yüksek veya düşük hesaplanmış olduğunu
görebiliriz. İşte bu noktada EABF ve EBF gibi düzeltme faktörlerine duyulan
ihtiyaç sürekli güncelliğini ve gelişimini sürdüren bir alan oluşturmuştur. Bu ihtiyaç ile birlikte buildup faktörlerini tespit
etmek amacıyla hem deneysel hem de teorik çalışmalar hız kazanmıştır. Amerikan
Nükleer Standartlar Enstitüsü tarafından ince tabakalı ve tek materyalden oluşan
yapılar için buildup faktörleri hesaplanarak yayımlanmıştır (ANSI/ANS-6.4.3).
Ancak böyle tek yapılı veya tek elementten oluşmuş malzemelerden daha ziyade
bileşik, karışım veya çeşitli kompozitlere ait buildup faktörlerinin
hesaplanması hala karmaşık fiziksel bir problemdir. Buildup hesaplayan lisanslı
bir program literatürde büyük eksikliktir.
EABF ve EBF hesaplamalarının yapılabilmesi
için element, bileşik, karışım veya çeşitli kompozitlere ait etkin atom
numarası olarak bilinen parametrenin tayin edilmesine ihtiyacımız vardır. Etkin
atom numarasını nümerik olarak hesaplayan veya hesaplamalarında gerekli olan
bilgileri sağlayan bazı yazılımlar literatürde mevcuttur. İlk olarak Berger ve
ekibi XCOM adını verdikleri program ile element, bileşik karışımlar için kütle
soğurma katsayıları ve tesir kesitlerini hesaplamışlardır [9]. Ardından Gerward ve ekibi bu programı Windows
platformuna taşımış ve WinXCom ismini vermiştir [10]. Sadece bu güncelleme ile oluşturulan program
akademik çalışmalarda büyük ilgi görmüş, binlerce atıf almıştır. Ayrıca bu
programın verileri ışığında tesir kesitleri oranlarından yola çıkılarak Auto Zeff
ve Direct Zeff adında etkin atom numarası hesaplayan programlar
literatüre kazandırılmıştır [11,12]. Bu programlar radyasyonun saçılma açısıyla olan
ilişkisini ihmal ederek hesaplamalar yapmıştır. Bu ihmal aslında radyasyonun yapacağı etkileşmeleri (Compton ve Rayleigh
saçılması gibi) ve dolayısıyla sonuçları etkilemektedir. Saçılma şiddetinin
tespitinde en temel parametre açıdır. Bu oluşan saçılmanın doğasından gelen bir
parametredir. Özellikle Rayleigh saçılması düşük saçılma açılarında baskınken
Compton saçılmasının açı skalası daha geniş bir yelpazededir. Proje ekibimiz; ZXCOM adını
verdiği programı oluşturarak bu alandaki hesaplama ve yaklaşımların çoğunlukla
ihmal ettiği açı parametresini de dikkate almıştır. 2013 yılında kullanışlı bir
grafiksel kullanıcı ara yüz ile sunulan ZXCOM programı www.photon.yildiz.edu.tr/zxcom.php ve www.photon.gelisim.edu.tr/zxcom.php web adreslerinde yayınlanmaktadır. ZXCOM programı
kullanılarak proje ekibinin SCI’de yayımlanan iki çalışması mevcuttur [13,14].
Bu projede radyasyonun etkileşme açısını dikkate
alan, farklı geometrilerde uygun hesaplamalar yapabilen ve deneysel sorgulamaya
fırsat veren, kullanıcı arayüzlü BXCom ismini verdiğimiz lisanslı bir yazılım
geliştirmeyi hedeflemektedir. BXCom programında tipik veri tabanlarının aksine
Rayleigh ve Compton saçılmalarına dayanan bir veri tabanı kullanılacaktır. Bu
yönüyle önceki açıya bağlı olmayan etkin atom numarası hesaplama
programlarından farklılığa ve özgünlüğe sahiptir. Ayrıca BXCom ile sadece etkin
atom numarası değil, şuana kadar literatüre kazandırılmamış Buildup Faktör
hesaplama kısmını da entegre edeceğiz. BXCom kişisel bilgisayarlara (PC)
entegre 32 Bit ve 64 Bit MS Windows® platformlarında çalışılabilen, grafiksel kullanıcı
ara yüzüne (GUI) sahip bir bilgisayar programı olacaktır. Hesaplamalar, 1 keV
ile 100 GeV arasındaki foton enerji değerleri ve 0 ile 180 derece saçılma
açıları için yapılabilecektir. Projenin işleyişi başlıca dört kısımdan
oluşacaktır. İlk aşamada BXCom programının veri tabanını oluşturulacaktır. İkinci
aşamada Rayleigh ve Compton saçılmalarından yola çıkılarak etkin atom numarası
ve buildup faktörlere ulaşılacak olan yöntem ve metodoloji kodlanacaktır.
Üçüncü aşama programın kullanıcı ve çıktı arayüzü tasarlanacaktır. Dördüncü
kısımda ise programımızın lisans, online ortama sunuluş ve tanıtımını
yapılacaktır. Projenin toplam süresinin takriben 1/3’ü ilk kısma, 1/3’ü ikinci
kısma, 1/3’ü de üçüncü ve dördüncü kısımlara ayrılmaktadır. Projemizin verilen
sürede, verimli bir şekilde işleyebilmesi için proje yürütücüsünün yanında bir
bursiyer ve iki araştırmacı görevlendirilmesinin gerekliliği
görülmektedir.
Sonuç olarak öngördüğümüz proje; radyasyon ve doz
alanlarında ihtiyaç duyulan hesaplamalara yeni bir soluk getirecek. Ortaya
koyacağı yeni perspektif ile hem akademi dünyasına hem de radyasyon alanındaki
çalışmalara farklı yöntem ve veri katkısı sağlayacaktır.