Dünya'nın manyetik alanında nükleer manyetik rezonans (EF-NMR) spektrometresi ölçüm verilerinin sinyal işleme ve makine öğrenme teknikleri kullanılarak analizi ile madde tayini ve tespiti
Substance detection and classification by analysis of earth field nuclear magnetic resonance (EF-NMR) spectrometer measurement data using signal processing and machine learning techniques
- Tez No: 868923
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CENGİZ OKAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Modern dünyada insanların güvenliği ve emniyeti için tehlikeli, patlayıcı ve yasadışı kimyasal maddelerin tespiti ve bu tehlikeli maddeleri birbirinden ayırt edebilmek son derece önemlidir. Tehlikeli sıvı ve patlayıcı kimyasal maddelerin tespiti için geri saçılım X-ışını, termal nötron analizi (TNA), iyon mobilite spektrometrisi (IMS) ve gaz kromatografisi (GC), Nükleer manyetik rezonans (NMR) gibi çok çeşitli teknikler bulunmaktadır. Bu teknikler arasında yer alan Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), sıvı ve katıların mikroskobik boyutlarda belirlenmesini ve analiz edilmesini sağlayan invazif olmayan (kutu/şişe açmadan) bir yöntemdir. Bu nedenle malzemelerin kimyasal yapılarının belirlenmesinde ve tıbbi görüntülemede kullanılmaktadır. Ayrıca tıp, güvenlik uygulamaları, tarım ve gıda endüstrisi vb. alanlardaki kalite kontrol süreçlerinde çok verimli sonuçlar alınabilmektedir. NMR tekniğinin bir alt çeşidi olan Dünya'nın Manyetik Alanında Nükleer Manyetik Rezonans (EF-NMR) tekniği uygulama alanı açısından önemli bir yer teşkil etmektedir. Her ne kadar süper güçlü manyetik alan kullanılarak yapılan ölçümler kadar hassas ölçümleme yapılamasa bile, maliyet açısında etkin bir çözüm sağlaması ve dünyanın manyetik alanının kusursuz derecede homojen bir yapı sağlaması bu dezavantajları büyük ölçüde telafi etmektedir. Hem tehlikeli hem de iyi huylu sıvıların benzer veri setlerine sahip olması nedeniyle, numuneleri doğrudan ölçüm verilerinden ayırt etmek oldukça zordur. Ancak gelişen teknoloji ile birlikte birçok alanda makine öğrenimi teknikleri kullanılmaktadır. Makine öğrenmesi başlığı altında sınıflandırma, regresyon, anomali tespiti, kümeleme, boyutsal indirgeme gibi farklı uygulamalar bulunmakta ve bu uygulamalar altında birçok farklı algoritma kullanılmaktadır. Bu tekniklerden biri olan ve en çok kullanılan sınıflandırma, etiketi bilinmeyen yeni bir gözlemin hangi sınıfa ait olduğunu, etiketi bilinen verilerden oluşan bir veri seti kullanarak belirlemek için kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında; Dünyanın manyetik alanında nükleer manyetik rezonans (EF-NMR) spektroskopisi tekniği ile tehlikeli sıvı ve kimyasal maddelerden elde edilmiş NMR spektrumlarına ait veriler, kimyasalların birbirinden kolay ve hızlı bir şekilde ayırt edilmesi ve sınıflandırılması için makine öğrenmesi modellerinden Rastgele Orman Sınıflandırma (RFC), k-En Yakın Komşu (kNN) ve Lojistik Regresyon (LR) kullanılacaktır.
Özet (Çeviri)
For the safety and security of people in the modern world, it is extremely important to detect and distinguish dangerous, explosive and illegal chemical substances. A wide variety of techniques are available for the detection of hazardous liquids and explosive chemicals, such as backscatter X-ray, thermal neutron analysis (TNA), ion mobility spectrometry (IMS), and gas chromatography (GC), Nuclear magnetic resonance (NMR). Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important and a non-invasive (without opening the Box/Bottle) method that enables the determination and analysis of liquids and solids at microscopic dimensions. For this reason, it is widely used in medicine, safety applications, agriculture and food industry, etc. It has also very productive results can be obtained in the quality control processes in the fields. Earth's Field Nuclear Magnetic Resonance (EF-NMR) technique is a sub-type of the NMR technique, has an important place in terms of its application area. Thanks to perfectly homogeneous structure of the earth's magnetic field, NMR spectrums can be obtained without using cryogenic system. Although it cannot be measured as precisely as the measurements made using a super strong magnetic field, it provides a cost-effective solution which largely compensates for these disadvantages. Since both hazardous and benign liquids have similar datasets, it is difficult to distinguish samples directly from measurement data. However, with the developing technology, machine learning techniques are used in many areas. Machine learning have many application areas such as classification, regression, anomaly detection, clustering, dimensional reduction with number of different algorithms applied. One of these techniques, and the most widely used classification, is used to determine which class a new observation with an unknown label belongs to, using a data set of data with known labels. In this thesis study; The NMR spectrum data of hazardous liquids and chemical substances obtained from the nuclear magnetic resonance (EF-NMR) spectroscopy technique in the earth's magnetic field along with Random Forest Classification (RFC), k Nearest Neighbor (kNN) and Logistic Regression (LR) machine learning models for quick classification and separation of chemicals from each other will be used.
Benzer Tezler
- Dünya'nın manyetik alanında NMR spektrometresi için pratik uygulamalar
Earth's magnetic field NMR spectrometer for practical applications
ERDEM BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BULAT RAMİ
- Physicochemical characterization and determination of luminescence properties of silicon-rich tridymite mineral
Silikonca zengin tridimit mineralinin fizikokimyasal karakterizasyonu ve lüminesans özelliklerinin belirlenmesi
SÜMEYRA BALCI
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA TOPAKSU
- Synthesis of folate receptor 1 targeted dye-conjugated peptides for use in positron emission tomography imaging systems
Pozitron emisyon tomografi görüntüleme sistemlerinde kullanılacak folate receptör 1 hedefli boya takılı peptitlerin sentezi
DERYA CİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Curcuminoids: Analytical chemistry, biochemistry, and potential applications
Kurkuminoidler: Analitik kimya, biyokimya ve potansiyel uygulamaları
ZEYNEP KALAYCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2020
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Lorentz force effect on turbulent wall-bounded flows
Türbülanslı duvar-sınırlı akışlarda Lorentz kuvveti̇ etki̇si̇
ATİLLA ALTINTAŞ
Doktora
İngilizce
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL