Title: Determining the relation between the count number and x-ray energy level in pyroelectric materials using linear regression analysis

Abstract: X-rays are a type of electromagnetic energy which widely used in different areas. Since their discovery, x-rays have been used, especially for medical imaging applications. On the other hand, new efficient x-ray generation methods have still been under investigation. Although new imaging modalities arose, xrays have never lost their popularity in many applications like computed tomography and dental imaging. Among these new methods, x-ray generation using pyroelectric crystal materials is one of the promising technologies. Pyroelectric crystals generate an electric field when a temperature change occurs and are affected by various parameters like how many times (count) the crystal’s temperature changed in a second. Hence, this new technology needs more research. In this study, we investigated the relationship between the count number and x-rays’ energy level of pyroelectric materials using linear regression analysis. We used a commercial software package, which is called the Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), for this purpose. As a result, we achieved a good fit value of R2 = 0.91.

Keywords: Pyroelectric; x-ray; linear regression

Başlık: Piroelektrik malzemelerde döngü sayısı ile x ışını enerji seviyesi arasındaki ilişkinin doğrusal regresyon analizi ile belirlenmesi

Özet: X ışınları, farklı alanlarda yaygın olarak kullanılan bir tür elektromanyetik enerjidir. Keşiflerinden bu yana, özellikle tıbbi görüntüleme uygulamaları için sıklıkla kullanılmışlardır. Bununla birlikte, daha verimli yeni x ışını üretim yöntemleri hala araştırılmaktadır. Her ne kadar yeni görüntüleme yöntemleri ortaya çıksa da, bilgisayarlı tomografi ve dental görüntüleme gibi çoğu uygulamada popülerliğini hiç kaybetmemişlerdir. Bu yeni yöntemler arasında, piroelektrik kristal malzemeleri kullanılarak x ışını üretimi umut vaat eden teknolojilerden birisidir. Piroelektrik kristaller sıcaklık değişikliği meydana geldiğinde elektrik alanı oluştururlar ve bir kristalin sıcaklığının kaç kez değiştiği gibi farklı parametrelerden etkilenirler. Bu çalışmada, piroelektrik malzemelerdeki döngü sayısı ile x-ışını enerji seviyesi arasındaki ilişki doğrusal regresyon analizi ile araştırılmıştır. Bu amaçla, ticari bir yazılım paketi olan Sosyal Bilimler için İstatistik Paketi (SPSS) kullanılmıştır. Sonuç olarak, R2 = 0,91 uygunluk değerine ulaşılmıştır.

Anahtar kelimeler: Piroelektrik; x-ışını; doğrusal regresyon

• Rontgen WC. Ueber eine neue art von strahlen. Annalen der Physik 1898; 300(1): 12-17.
• Brownridge J. Pyroelectric x-ray generator. Nature 1992; 358: 287-288.
• Poplavko Y, Yakymenko Y. Chapter 4: Pyroelectricity. In Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Functional Dielectrics for Electronics, Woodhead Publishing (editors Poplavko Y, YYakymenko Y), 2020, pp. 131-159.
• Hanamoto K, Kataoka T, Yamaoka K. Pressure dependence of x-rays produced by an LiTaO3 single crystal over a wide range of pressure. Applied Radiation and Isotopes 2018; 135: 40-42.
• Geuther J, Danon Y, Saglime F, Sones B. Electron acceleration for x-ray production using paired pyroelectric crystals. In Sixth International Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp’03): Accelerator Applications in a Nuclear Renaissance, San Diego, CA, United States, 2003, pp. 591-595.
• Nasseri M. A virtual experiment on pyroelectric x-ray generator. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 2015; 358: 255-257.
• Geuther J, Danon Y. High-energy x-ray production with pyroelectric crystals. Journal of Applied Physics 2005; 97: 104916.
• Brownridge JD, Shafroth S. X-ray fluoresced high-Z (up to Z=82) K x rays produced by LiNbO3 and LiTaO3 pyroelectric crystal electron accelerators. Applied Physics Letters 2004; 85(7): 1298-1300.
• Geuther JA, Danon Y. Electron and positive ion acceleration with pyroelectric crystals. Journal of Applied Physics 2005; 97: 074109.
• Hanamoto K, Kawabe A, Sakoda A, Kataoka T, Okada M, Yamaoka K. Pressure dependence of x-rays produced by an LiTaO3 single crystal at low pressures. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 2012; 669: 66-69.
• Schneider A, Hommel G, Blettner M. Linear regression analysis: Part 14 of a series on evaluation of scientific publications. Deutsches Arzteblatt International 2010; 107(44): 776–782.
• Kumari K, Yadav S. Linear regression analysis study. Journal of the Practice of Cardiovascular Sciences 2018; 4(1): 33-36.
• IBM SPSS software, https://www.ibm.com/analytics/ spss-statistics-software.