Wireless thin-film microwave resonators for sensing and marking
Algılama ve işaretleme için kablosuz ince-film mikrodalga rezonatörler
- Tez No: 463672
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Kablosuz mikrodalga teknolojisindeki hızlı ilerlemeyle birlikte yüksek performanslı kablosuz cihazlara olan ilgi artmaktadır. Bu alandaki uygulamalarda ince-fi lm mikrodalga teknolojisi kendisine daha çok yer bulmasına rağmen rezonatör mimarisinde ve rezonatörleri istenilen frekans aralıklarında işlemeye yönelik tekniklerde gelişmelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında kablosuz rezonatör geliştirmek amacı ile ince-fi lm mikrodalga teknolojisi incelenmiş ve kablosuz algılama ve işaretlemede yüksek performans için gerekli olan çekirdek oğeler tanımlanmştır. Kablosuz algılamaya özgü olarak, farklı sorgulama uzaklıklarında kalibrasyon ihtiyacını ortadan kaldırarak uzaktan gerinim algılamayı mümkün kılan yeni bir kablosuz mikrodalga rezonatör yapısı onerilmiş ve geliştirilmiştir. Bu çalışmada önerilen sensor mimarisi ve kablosuz ölçüum yöntemi beraber kullanılarak gerilmenin sorgu uzaklığndan bağımsız olarak ölçülebileceği ilk kez gösterilmistir. Deney sonuçları onerilen sistem için yüksek hassasiyet ve doğrusallığı göstermektedir. Bu yaklaşım, çeşitli sorgulama mesafelerinde mobil kablosuz algılamayı mümkün kılmaktadır. Bunun yanı sıra ince-fi lm teknolojisi kullanılarak manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sırasında işaretleme için kullanılabilecek ultra-ince, esnek ve pasif radio frekans (RF) rezonatörleri araştırılmıştır. Klinik uygulamalarda başarıyla test edilen bu cihazın MR görüntüsünde etkili ve güvenli bir şekilde görüntüde iyileşme sağlanmıştır. Ultra-ince ve esnek yapısı sayesinde vücudun çeşitli yüzeylerinde güvenli bir şekilde anatomik işaretleme gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, önerilen yapının düşük arka plan döndürme açılarında yüksek sinyal gürültü oranı ve yüksek işaretleme kontrastı sağlayarak hassasiyet ve hızlı görünürlüğü göstermiştir. Ayrıca, klinik çalışmalarda, onerilen cihazın işaretleme işlevselliği kullanlarak başarıl bir biyopsi prosedürü gerçekleştirilmiştir. İşaretleme ile ilgili bir başka çalışmada, B1-alanını bozmadan bölgesel sinyal ve çözünürlüğü artırmak için yeni bir yöntem onerilmiştir. Endokavite MR görüntüleme için indüktif olarak bağlanmamış şekilde pasif RF rezonatörü kullanılmıştır. Fantom ve in vivo deneyler için T1 ve T2 ağırlıklı diziler kullanılmıştır. Elde edilen görüntüler, önerilen teknolojinin, cihazın yakınındaki sinyal ve çözünürlüğün iyilştirildiğini göstermiştir. Bu bulgular, bu tezde gösterilen kablosuz algılama ve işaretleme yaklaşımlarını kullanan uygulamalarda yeni imkanlara fırsat tanıyacaktır.
Özet (Çeviri)
Rapid progress in wireless microwave technology has attracted increasing interest for high-performance wireless devices. The thin- lm microwave technology is now evolving into the mainstream of applications but signi cant advances are required in resonator architectures and processing for operation in the desired frequency ranges. This dissertation studies the thin- lm microwave technology to develop wireless resonators and describes the core elements that give rise to resonators for high performance in wireless sensing and marking. Speci c to wireless sensing, we proposed and developed a novel wireless microwave resonator scheme that enables telemetric strain sensing avoiding the need for calibration at di erent interrogation distances. In this work, we showed that by using both the proposed sensor architecture and wireless measurement method, strain can be successfully extracted independent of the interrogation distance for the rst time. The experimental results indicate high sensitivity and linearity for the proposed system. This approach enables mobile wireless sensing with varying interrogation distance. For wireless marking, we investigated an ultra-thin, exible, passive radio frequency (RF) based resonator compatible with magnetic resonance imaging (MRI) that successfully was tested in clinic. The ultra-thin and exible architecture of the device o ers an e ective and safe MR visualization and improves the feasibility and reliability of anatomic marking at various surfaces of the body. Results show that, at low background ip angles, the proposed structure enables precise and rapid visibility with high marker-to-background contrast as well as high signal-to-noise ratio (SNR). Also clinical studies have led to a successful biopsy procedure using marking functionality of our device. In another work related to marking, we proposed a new method to enhance local SNR and resolution without disturbing the B1- eld. Here we used our passive RF resonator in the inductively uncoupled mode for endocavity MR imaging. T1- and T2-weighted sequences were employed for phantom and in vivo experiments. The obtained images show the feasibility of the proposed technique to improve the SNR and the resolution in the vicinity of the device. These ndings will allow for new possibilities in applications using wireless sensing and marking approaches shown in this thesis.
Benzer Tezler
- Design of passive radiative surfaces for energy-efficient base station cooling
Baz istasyonlarının enerji tasarruflu soğutması için pasif ışınımlı yüzey tasarımı
AHMET CAN ŞUYUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KORKUT KAAN TOKGÖZ
PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
- Implantable sub-cm wireless resonators for MRI: From circuit theory to medical imaging
MRG için implant edilebilir kablosuz cm-altı çınlaçlar: Devre teorisinden tıbbi görüntülemeye
SAYIM GÖKYAR
Doktora
İngilizce
2017
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Redefining passive electronics on rfics via stress-induced restructuring of patterned thin films
Pası̇f rfıc elektronı̇ğine ı̇nce fı̇lmlerı̇n gerinim kontrollü şekillendirilmesiyle yeni bir bakış
RAYAN BAJWA
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. MURAT KAYA YAPICI
- A novel micro piezoelectric energy harvesting system
Yeni bir mikro piezoelektrik enerji harmanlayıcı sistemi
TOLGA KAYA
Doktora
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ ZEKİ
Y.DOÇ.DR. HÜR KÖŞER
- The growth of vanadium dioxide thin films by magnetron sputtering technique and terahertz wave modulation characteristics
Mıknatıssal saçtırma yöntemi ile vanadyum dioksit ince film büyütülmesi ve terahertz dalga modülasyon karakteristikleri
BENGÜ ATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER