Optical sensor design and development for identification of fluids using nanotags
Nano etiketler ile işaretlenmiş sıvıların tanınması için optik sensör tasarımı ve gliştirilmesi
- Tez No: 367670
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Barcode technology is an important concept for product identification and tracking. However, conventional barcodes cannot be used for identification of liquids. In this thesis, design and characterization of an optical sensor for identification of liquids using nano-tags are presented. The proposed system uses Quantum dots (QDs) for tagging due to their wide absorption and narrow emission spectrum, high quantum efficiency and high resistance to photo-bleaching. Several light collection architectures are explored in the course of this thesis including imaging based system, high numerical aperture lens coupled to a single detector and fiber optic based system. This research is focused primarily on the fiber optic based system due to its distinct advantages in terms of cost, mobility and sensitivity. The proposed fiber optic sensor consists of a fiber optic probe, a detection unit and illumination unit and a signal processing unit. Through detailed optimization of each block in the system, quantum dots can be detected in sub-pM concentrations in transparent liquids such as water. On the other hand, detection of nano-tags in non-transparent liquids is rather challenging due to complex interactions between the medium and the quantum dots. In this thesis research, a novel background subtraction algorithm is implemented to overcome this problem. This algorithm achieved to extract pure quantum dot signal from the readings with a detection limit in the 100 pM range. The optical performance of the system is simulated by using Monte Carlo method for quantum dots dispersed liquids. The simulations results show close correlation with the measurement data. The results obtained are far beyond the state-of-the art and has potential to open new research directions to use quantum dots for in-line monitoring of various kinds of precious liquids.
Özet (Çeviri)
Barkod teknolojisi ürün tanımlama ve takibi için önemli bir kavramdır. Bununla birlikte, geleneksel barkod teknolojisi, sıvıların tanımlanması için kullanılamaz. Bu tezde, nano-etiketler kullanarak sıvıları tanımlayan optik sensörün tasarımı ve karakterizasyonu anlatılmıştır. önerilen sistemde, geniş absorpsiyon ve emisyon spektrumu, yüksek kuantum verimi ve florışıldama bozulmasına karşı yüksek direnci nedeniyle, etiketleme için Kuantum noktacıkları (QDs) kullanılmaktadır. Bu tezde, görüntüleme tabanlı sistem, tek detektöre bağlanmış yüksek sayısal açıklığa sahip olan lens ve fiber optik tabanlı sistem olmak üzere farklı ışık toplama mimarileri incelenmiştir. Bu araştırma, maliyet, taşınırlık ve hassasiyet açısından belirgin avantajları olan fiber optik tabanlı sistem üzerine odaklanmıştır. Önerilen fiber optik sensör, bir fiber optik kablo, bir algılama ünitesi ve bir aydınlatma birimi ile bir sinyal işleme biriminden oluşmaktadır. Sistemdeki her bir bloğun detaylı optimizasyonu ile su gibi saydam sıvılar içinde pM altı konsantrasyonlarında kuantum noktacıkları saptanabilmektedir. Öte yandan, saydam olmayan sıvılar içinde nano etiketlerinin tespiti, ortam ve kuantum noktacıkları arasındaki karmaşık etkileşimler nedeniyle oldukça zordur. Bu tez araştırmasında, bu sorunu aşmak için, yeni bir arka plan çıkarma algoritması uygulanmaktadır. Bu algoritma, 100 pM seviyesinde bir algılama sınırı ile saf kuantum noktacığı sinyalini yapılan okumalardan ayrıştırabilmiştir. Sistemin optik performansı sıvılar içinde dağılmış kuantum noktaları için Monte Carlo yöntemi kullanılarak simüle edilmektedir. Simülasyon sonuçları ölçüm verileri ile yakın korelasyon göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, günümüz teknolojisiyle yapılan sistemlerin sonuçlarından çok daha iyi ve çeşitli değerli sıvıların, hat üzerinde izlenmesi için kuantum noktacıkları kullanımı yolunda, yeni araştırmalara yön vermek için potansiyele sahiptir.
Benzer Tezler
- Development of polymeric gas sensors
Polimerik gaz sensörlerin geliştirilmesi
ÖZGE BATIR
Doktora
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
DOÇ. DR. ERHAN BAT
- Mısır ve pamuk ekili alanların çok zamanlı uydu görüntüleri ve obje tabanlı sınıflandırma yöntemi ile tespiti
Identification of cotton and corn fields by object based classification using multitemporal satellite images
YAREN BAŞAK ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF SERTEL
- Development of a multi-axis closed-loop solar radiation tracking system by the fuzzy logic
Bulanık mantığı kullanılarak kapalı döngü çok eksenli güneş ışınımı takip sisteminin geliştirilmesi
ZAID MAWLOOD AHMED AL-IBRAHIME
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH KORKMAZ
- Addressing parametric uncertainties in autonomous cargo ship heading control
Otonom kargo gemisi yön kontrolündeki parametrik belirsizliklerin ele alınması
AHMAD IRHAM JAMBAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSMAİL BAYEZİT
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN