Hardware/software design and implementation of a laser scanning confocal microscope controller using open design approach
Laser taramalı konfokal mikroskobu denetleyicisinin açık tasarım yaklaşımı ile donanımsal/yazılımsal olarak tasarlanması ve uygulanması
- Tez No: 414064
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER KİRAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Optoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Laser Taramalı Konfokal Mikroskobu (LTKM) biyolojik görüntüleme, malzeme bilimlerinde geniş açılı mikroskobu metodlarının yanı sıra kullanılan güçlü bir elektrooptik alettir. Konfokal mikroskobinin tercih edilme sebebi sağladığı daha iyi çözünürlükten kaynaklanmaktadır. Ticari olarak halihazırda bulunan konfokal sistemler karmaşık ve yüksek maliyetlidir. Ayrıca kullanım alanlarının genişletilmesi sınırlandırılmıştır. Bu tezde yeni bir LTKM donanımı/yazılımı üzerinde çalışılmış ve açık tasarım ilkesi güdülerek geliştirilmiştir. Düşük maliyetli tasarım teknikleri, geniş kitleler tarafından kullanılan malzemeler ve kullanıcılar tarafından desteklenen yazılımlar sayesinde aletin kullanılabilirliği arttırılmıştır. Bu sebeple elektriksel girdi çıktı (I/O) işlemlerini gerçekleştirecek bir kontrol ünitesi (CDAQ) geliştirilmiştir. Bu ünite galvanometrik taramalı aynalarının sürmek için 2-kanallı 16-bit düşük gürültülü DAClerden, karışma (interference) engelleyici devreden ve motor/PMT bilgisini örneklemek için 3-kanallı 12- bit ADClerden oluşmaktadır. Bu girdi çıktı çevre aygıtları üzerinde çoklu kullanımlı bir bellenim koşan ARM Cortex-M tabanlı bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilmektedir. CDAQ'nun bileşenleri takılıp çıkartılabilir ve böylece istenilen uygulama için uyarlanmaya müsaittir. Bunların yanı sıra CDAQ güç kaynağı ve kazanç kontrol ünitelerine sahiptir. CDAQ ünitesi Python programlama dili ve PyQt kütüphanesi kullanılarak geliştirilmiş bir kullanıcı arayüzü olan Konfokal programından kontrol edilebilmektedir. Konfokal açık kaynak kodlu bir yazılımdır. Konfokal, araştırmacıların LTKM görüntü aktarımını ve görüntü dönüşümlerini aynı yerde gerçekleştirmesine olanak sunarak üretkenliklerini arttırmayı amaçlamaktadır. Programın ihtiyaç duyulan yerlerinde değişiklikler yapılarak, diğer uygulamalara adapte edilebilir. Bu aletlerin yapabilecekleri, elde edilmiş olan görüntüleme sonuçlarıyla birlikte bu tezde belirtilmiş ve araştırmacılara daha kullanışlı bir platform olarak önerilmiştir. Konfokal programı aynı zamanda Sayısal Mikroayna Aygıtı (DMD) ile birlikte kullanılabilecek şekilde genişletilmiştir.
Özet (Çeviri)
Laser scanning confocal microscope (LSCM) is a powerful electro-optic instrument in biological imaging and material science, compared to traditional wide-field microscopy methods. This stems from the fact that confocal microscopy enables optical imaging with a better spatial resolution. However, high cost and complexity of commercially available confocal systems hinder their wider usage. In this thesis, a new LSCM hardware/software is studied and developed using an open design approach. This device is made more convenient by adapting low cost design techniques, widely adapted components and well supported open source software. For this reason, a CDAQ (Control and Data Acquisition) unit is designed and implemented to perform essential electrical input/output (I/O) operations. This unit consists of a 2-channel 16-bit ultralow glitch Digital to Analog Converter (DAC) for driving the galvanometer scanning mirrors, and interference reduction circuitry for a 3-channel on-board 12-bit Analog to Digital Converter (ADC) which is used for sampling photomultiplier tube and motor position feedback signals. These I/O peripherals are controlled by an ARM CortexM based microcontroller which runs a multithreaded firmware to accomplish given tasks. Components of the CDAQ are all pluggable I/O interfaces and they are open to modification for the desired application. Along with these operations, CDAQ provides power supply and gain control units. CDAQ unit is controlled as a device from the user interface named“Konfokal”which is developed using Python programming language along with PyQt framework.“Konfokal”is an open source software which aims at increasing the productivity of researchers by providing environment where LSCM image acquisition and modification can be done under one single program. Also, the opportunity to tailor or modify the source for the application is possible. Capabilities of this complete working device are shown with acquired images of test samples and it is offered as a more convenient and modern device for use of researchers.“Konfokal”program was also extended in order to incorporate a Digital Micromirror Device (DMD) as a scanning unit in place of the galvanometer scanning mirrors.
Benzer Tezler
- Geleneksel kırsal bölge mimarisi için parametrik H-BIM uygulamalarının değerlendirilmesi; Vernabim
Parametric H-BIM application for traditional rural architecture; Vernabim
MUSTAFA ONUR SAVAŞKAN
Doktora
Türkçe
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN ÖNDER ÖZENER
- A real-time 3D scanner system developed with combined usage of active triangulation and time of flight sensors
Aktif üçgenleme ve varış zamanı sensörlerinin birlikte kullanımıyla geliştirilen gerçek zamanlı bir 3B tarayıcı sistemi
BURAK ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEVKET GÜMÜŞTEKİN
- İstanbul-Paşaköy-B.Bakkalköy arası enerji nakil hattı kamulaştırma bilgi sistemi pilot çalışması
Başlık çevirisi yok
NURAY BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GONCA COŞKUN
- Coğrafi bilgi sistemlerinde veri yapıları ve uygulamaları
Data structures in geographical information systems and their application
ORKUN AKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN UÇAR
- Yapay sinir ağları ile optik karakter tanıma
Optical character recognition with artificial neural network
MURATCAN UZTEMUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN SÜMER