Floresans tabanlı gaz sensörlerinin geliştirilmesi ve uygulanabilirliğinin araştırılması
Development of fluorescence based gas sensors and investigation of applicability
- Tez No: 1009251
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜLKÜ ALVER ŞAHİN, PROF. DR. ALİ GELİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Çevre Mühendisliği, Science and Technology, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atmosferik kirleticiler, Atmospheric pollution
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, oksim fonksiyonel grupları ile modifiye edilmiş polimer esaslı bir yapı kullanılarak floresans tabanlı bir NO2 sensörü geliştirilmiştir. Geliştirilen sensörün algılama performansı, kontrollü laboratuvar koşullarında farklı NO2 konsantrasyonları altında sistematik olarak test edilmiş; sensör yanıtı floresans şiddetindeki değişimin gaz konsantrasyonu ile olan ilişkisi üzerinden nicel olarak değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, sensörün özellikle 100 ppb NO2 konsantrasyonu civarında belirgin ve tekrarlanabilir bir sinyal değişimi oluşturduğunu ve sensör yanıtının gaz konsantrasyonu ile yüksek derecede doğrusal bir ilişki gösterdiğini (R2 ≈ 0.99) ortaya koymaktadır. Ayrıca sensörün yaklaşık 70 sn mertebesinde bir yanıt süresine sahip olduğu ve gaz ortamdan uzaklaştırıldığında birkaç dakika içerisinde başlangıç floresans seviyesine geri dönebildiği belirlenmiştir. Bu bulgular, sensörün ppb düzeyindeki NO2 konsantrasyonlarına karşı tekrarlanabilir, kararlı ve seçici bir floresans yanıtı sergilediğini göstermektedir. Sensör performansı, algılama limiti, yanıt ve toparlanma süreleri ile potansiyel girişimci gazlara karşı gösterilen seçicilik gibi temel performans kriterleri açısından literatürde raporlanan düşük maliyetli NO2 sensörleri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar, geliştirilen sensörün ppb düzeyinde algılama kapasitesi ve oda sıcaklığında çalışma özelliği bakımından literatürde raporlanan birçok MOS tabanlı sensöre kıyasla rekabetçi bir performans sergilediğini göstermektedir. Ayrıca yapılan girişim testlerinde sensörün O3 ve SO2 gazlarına verdiği yanıtın NO2'ye kıyasla oldukça düşük olduğu belirlenmiş ve bu durum sensörün seçiciliğinin yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Düşük maliyetli sensörlerin ölçüm doğruluğunu ve veri güvenilirliğini artırmaya yönelik olarak kullanılan doğrusal regresyon, çoklu doğrusal regresyon ve makine öğrenmesi tabanlı kalibrasyon yaklaşımları da literatür kapsamında ele alınmış; bu yöntemlerin sensör performansına olan katkıları ve sınırlılıkları tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a fluorescence-based NO2 sensor was developed using a polymer-based structure modified with oxime functional groups. The sensing performance of the developed sensor was systematically evaluated under controlled laboratory conditions at different NO2 concentrations. The sensor response was quantitatively assessed based on the relationship between variations in fluorescence intensity and gas concentration. Experimental results indicate that the sensor produces a distinct and reproducible signal change particularly around 100 ppb NO2, and that the sensor response exhibits a highly linear relationship with gas concentration (R² ≈ 0.99). In addition, the sensor demonstrates a response time of approximately 70 s, and when the gas is removed from the system, the fluorescence signal returns to its initial level within a few minutes. These findings indicate that the sensor provides a reproducible, stable, and selective fluorescence response to NO2 at ppb-level concentrations. The sensor performance was further compared with previously reported low-cost NO2 sensors in the literature in terms of key performance metrics such as detection limit, response and recovery times, and selectivity against potential interfering gases. These comparisons show that the developed sensor exhibits a competitive sensing performance, particularly in the ppb concentration range and under room-temperature operating conditions, when compared with many MOS-based sensors reported in the literature. Furthermore, interference experiments revealed that the sensor response to O3 and SO2 is considerably lower than that to NO2, indicating a high level of selectivity toward the target gas. In addition, calibration approaches commonly used to improve measurement accuracy and data reliability in low-cost sensors such as linear regression, multiple linear regression, and machine learning based calibration methods were reviewed within the scope of the literature, and their contributions and limitations in relation to sensor performance were discussed.
Benzer Tezler
- Design of a computer controlled test chamber for fluorescence based gas sensors
Floresans tabanlı gaz sensörleri için bilgisayar kontrollü test sistemi tasarımı
DENİZ SAYIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GELİR
- Cıva(II) iyonuna karşı seçici ve hassas kromenilyum-siyanin tabanlı yeni bir kemodozimetrenin geliştirilmesi
Development of a new chromenylium-cyanine based chemodosimeter selective and sensitive for mercury(II) ion
MUHAMMED İKBAL GÜNDÜZ
- G-quadruplexes: Targeting with azacyanines and application to hydroxychloroquine detection
G- dört yapıları: Azasiyaninler ile hedeflenmeleri ve hidroksiklorokin tespitinde kullanımları
KÜBRA DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL PERSİL ÇETİNKOL
- Yeni tasarlanmış ferrosenil üre benzimidazol sensörlerinin metal, redoks ve fotokimyasal özelliklerinin DFT metodu ile incelenmesi
Investigation of metal, redox and photochemical properties of newly designed ferrocenyl urea benzimidazole sensors by DFT method
FUNDA ŞİMŞEK
- Sulardaki bazı ağır metallerin XRF spektroskopisi ile tayini için MOF katkılı katı faz ekstraksiyon membranlarının hazırlanması
Preparation of MOF-dopped solid phase extraction membranes for the determination of some heavy metals in water by XRF spectroscopy
FUAT ASLAN
