II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

214
düşürülmektedir. Yakıt pilleri, iki farklı enerji seviyesine sahip nötronlarla görüntülenebilmektedir.
Yüksek enerjiye sahip termal nötronlar ortalama 25meV enerjiye
sahip iken, soğuk nötronların ortalama enerji seviyesi 5 meV civarında olmaktadır.
Görüntüleme tekniğinde nötron demeti bir açıklıktan (aperture) hedef üzerine gönderilmektedir.
Hedefe ulaşan nötronlar, metal malzemelerden rahatça geçebilirken,
su gibi hidrojence zengin bileşikler tarafından saçılmaktadır. İncelenen nesneden
sonra saçılan veya doğrudan geçen nötronlar bir detektör üzerine düşürülmektedir.
Şekil 3’de nötrona duyarlı cisim üzerine gönderilen nötronların detektöre uzaklık ve
farklı açıklıktaki oluşturdukları görüntüler temsili olarak çizilmiştir.
Nötronların detektör üzerinde oluşturdukları görüntüler, nötronların malzeme ile
etkileşme katsayına bağlı olup, bu katsayı her malzeme için farklı değerler alabilmektedir.
Örneğin termal nötronların hidrojen, döteryum ve su ile etkileşme katsayısı
sırasıyla, 82.0 x 10-24, 1.5 x 10-24 , 37.65 x 10-24 cm2 olmaktadır. Nötron
demetinin, örnek üzerindeki sönümünden yola çıkarak örnek içerisindeki nötrona
duyarlı malzeme miktarı (yada malzeme kalınlığı) Lambert-Beer Kanunu ile belirlenebilmektedir.
Lambert-Beer kanununa göre sönümlenme nötron demetindeki
nötron yoğunluğuna, malzemenin nötron ile etkileşme katsayısına ve malzemenin
kalınlığına bağlı olmakta ve bu bağıntı aşağıdaki gibi verilmektedir [21].
T= I/I_0 = e^(- ∑▒〖(N σ t)〗) (1)
Bu bağıntıda I0, nötronların nesneye çarpmadan önceki, I, nesneye çarptıktan sonraki
şiddetleri, N, nötron yoğunluğunu, t, malzeme kalınlığını, σ, nötron-malzeme
etkileşme katsayısını ifade etmektedir.
Bir nötron görüntüleme sisteminde, detektör sisteminin çözünürlüğünden kaynaklanan
(δd) ve geometrik bulanıklık (λg) olmak üzere iki temel sebepden dolayı bulanıklık
meydana gelmektedir. Geometrik bulanıklık, λg, açıklık genişliğine, örneğin
detektörden uzaklığına ve detektör ile açıklık arasındaki uzaklığa bağlı olmakta ve
aşağıdaki gibi verilmektedir [21].
λ_g= (z d)/L (2)
Yakıt pillerinin görüntülenebilmesi için L/d oranının en az 300 olması gerekmekte,
600 ise en ideal oran olmaktadır. Şekil 3’de L/d oranının çok büyük değerleri ve Şekil
3’de L/d oranının yeterli büyüklükte olmayan değerleri için detektördeki görüntüleri
yer almaktadır. Detektördeki görüntü bir CCD kamera ile kaydedilmektedir. Standart
bir CCD kameranın uzaysal çözünürlüğü 250 µm civarında olmaktadır. L/d oranını
arttırmak için yapılacak L’nin arttırılması veya d’nin azaltılması işlemi detektöre
ulaşan nötron sayısını azaltmakta, bu da görüntünün oluşması için gerekli sürenin
artmasına sebep olmakta, zamansal çözünürlüğü düşürmektedir.
Nötron görüntüleme sisteminde oluşan ikinci bulanıklık, kullanılan detektörle alakalı
olmaktadır. Genellikle 6Li gibi bir nötron soğurucu malzeme ile yüklenmiş