A hybrid optical tweezers and photoacoustic microscopy system
Hibrit optik cımbız ve fotoakustik mikroskop sistemi
- Tez No: 474361
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BURÇİN ÜNLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Fotoakustik mikroskop sistemi optik ve ultrason görüntüleme sistemlerini birleşti-ren gelecek vaadeden bir sistemdir. Hibrit yapısı gereği optik kontrast ve yüksek uzaysal ultason çözünürlükten aynı anda faydalanmaktadır. Geleneksel olarak fotoakustik dalgalar piezoelektrik problarla algılanmaktadır. Bu tezde ses algılanmasının optik cımbız tarafından tuzaklanan parçacık vasıtasıyla yapılması hedeflenmiştir, bu sayede soğurucuya halijazırda kullanılan herhangi bir dedektörün yapamayacağı kadar (birkaç mikron) yakınlaşılmak hedeflenmiştir. Hibrit fotoakustik mikroskop ve optik cımbız sistemi için özel olarak fiber lazer sistemi geliştirilmiştir. Bu lazer sistemi parametrelerinde azami ayarlanabilirlik sağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Geliştirilen lazerin atım süresi 5-10 ns arasında, atım enerjisi 10 μJ'e kadar ve tekrar sıklığı 1 MHz'e kadar birbirinden bağımsız olarak ayarlanabilmektedir, dalga boyunu ise 450-1100 nm arasında ayarlamak ve 1064 nm'nin harmonikleri olan 532, 355, ve 266 nm'den faydalanmak mümkündür. Fotokustik dalgalar sıkıştırılabilir veya sıkıştırılamaz parça-cıklarla karşılaştığında, kinetik ve potansiyel enerji yoğunluğunluğun değişiminden ötürü parçacıklara kuvvet uygulamaktadırlar. İlk olarak bu kuvvetler hakkında teorik çalışmalar yapılmış daha sonra da deneysel olarak parçacıklar ve hücreler bu kuvvetlerle manipüle edilmiştir. Teşhiş için yapılan bu çalışmalar dışında tedavi kısmında da yer almak için proton tarafından indüklenen akustik dalgalar da incelenmiştir. Bu ses dalgalarının takibinin tedavi sırasında düzenleme yapma imkanı tanıma ve yüksek uzaysal çözünürlüğü sayesinde proton menzil belirsizliğini azaltma gibi potansiyel faydaları bulunmaktadır. Bu konuda dalga denklemi analitik olarak çözülmüş, ışının enerji, atım süresi, ve çapı gibi değişkenlerinin etkileri incelenmiş, ayrıca frekans uzayında da analizler yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Photoacoustic microscopy (PAM) is a promising imaging modality that combines optical and ultrasound imaging. It takes advantage of high optical contrast and high ultrasonic spatial resolution. Conventionally, piezoelectric transducers are used to detect photoacoustic waves. Here, it is aimed to utilize a particle trapped by an optical tweezers (OT) system as a sensor by tracking the change in its displacements caused by the photoacoustic radiation force. By this way, it is possible to put the detector as close as a few microns to the absorber which is not possible with any other currently existing detection mechanisms. An all-fiber integrated laser with custom-developed electronics and software is developed specifically for the hybrid PAM and OT system. The laser is home-built for maximum flexibility in adjustment of its parameters; pulse duration (5-10 ns), energy (up to 10 μJ) and repetition frequency (up to 1 MHz) independently from each other. It covers a broad spectral region from 450 to 1100 nm and can also emit wavelengths of 532, 355, and 266 nm. Photoacoustic radiation force caused by the change in the density of time-averaged kinetic and potential energy of the acoustic wave when encountered with a compressible or incompressible sphere is analyzed theoretically. Then, experiments are conducted on several particles and cells to manipulate them inside an absorbing medium. Apart from system development for diagnostics, to turn a hand on the treatment side, proton-induced acoustics is studied which has a potential to get real-time feedback for intratreatment adjustments and to reduce range uncertainty via high spatial resolution in ultrasound. In this regard, an analytic solution for the proton-induced acoustic wave is presented; then it is combined with an analytic approximation of the Bragg curve. The influence of the beam energy, pulse duration and beam diameter variation on the acoustic waveform are investigated.
Benzer Tezler
- Photoacoustic signal characterization of cell morphology in microchannel flow
Mikrokanal akışındaki hücre morfolojisinin fotoakustik sinyal karakterizasyonu
NASİRE ULUÇ
- Colloidal plexcitonic nanocrystals
Kolloid plekzitonik nanokristaller
SEMA SARISÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE HANIM YALÇIN
PROF. DR. SİNAN BALCI
- Monolithic and hybrid silicon-on-insulator integrated optical devices
Yekpare ve melez yalıtkan üstü silisyum tümleşik optik aygıtlar
İSA KİYAT
Doktora
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ATİLLA AYDINLI
- Optik kuvvetlendiricilerin analizi ve uygulamaları
Analysis and applications of the optical amplifiers
TOLGA KÜÇÜKARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
- A Hybrid approach for Turkish optical character recognition
Türkçe optik karakter tanıma için hibrit bir yaklaşım
GÜLBERAL KIRÇİÇEĞİ YOKSUL AKINCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN ATALAY