Particle sensing with narrowband microwave split-ring resonator

Mikrodalga rezonatörler, herhangi bir etiketleme olmaksızın tek hücreleri gerçek zamanlı olarak algılamak için güçlü bir platform sağlar. İlk bölümde, iç içe geçirilmiş bölünmüş halka rezonatörü geometrisine sahip yenilikçi bir mikrodalga sensörü tasarlanmıştır. Aynı zamanda mikro akışkan kanallar ile entegrasyonu sağlanmıştır. Rezonatör rezonans frekansında sürülürken, kanaldan geçen hücreler bu rezonans frekansı değerini kaydırır. Burada frekans kayması genliğine bakılarak, geçen hücre (veya mikroparçacık) ile ilgili bilgi edinilebilir. Bu sensörün tasarım aşamasında çoğunlukla simülasyonlar kullanılmıştır. Bu şekilde yapılan sensörden alınan sonuçlar, teori ile de uyum göstermektedir. Sensörün performansını değerlendirmek amacıyla polistiren partiküller ile deneyler yapılmıştır. Polistiren parçacıkların kanaldan geçişi ortalama 140kHz kayma sağlarken, gürültü seviyesi ortalama 1.2kHz değerindedir. Performansı gerçek koşullarda değerlendirmek amacıyla, tekil hücre deneyleri de yapılmıştır. Bu deneylerde bir tane hücre seçilmiştir ve aynı hücre tekrar tekrar hassas bölgeden geçirilmiştir. Bunun sonucunda olan frekans kaymaları kaydedilmiştir. Ortalama frekans kayması 44kHz, sinyal ve gürültü oranı ise 140 değerinin üzerindedir. Verilerdeki kümeye ait standart sapma ise 9.33kHz değerindedir. Yaratıcı mikroakışkan kanalı tasarımları ile bu varyasyonlar azaltılabilir. İkinci bölümde ise, ölçüm kurulumunu iyileştirmeye yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu sefer bölünmüş halka rezonatörü geometrisine sahip bir sensör üretilmiş ve transistör seviyesinden kurulan bir osilatör ile entegrasyonu sağlanmıştır. Bu konfigürasyon sayesinde, tasarım basamağında belirtilen tüm gerekler sağlanmıştır. Örnek olarak, osilatör entegrasyonlu sensörden bilgi almak çok daha hızlıdır. Aynı zamanda sensörün başarısının parametre ayarına olan bağımlılığı da ortadan kaldırılmıştır. Tasarım süreci yine simülasyonlara dayalıdır. Performans değerlendirilmesi için Allan sapması deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda umut verici 1.49x10-6 Allan Sapması sonuçları elde edilmiştir. Polistiren parçacıklar ile yapılan deneylerde ise ilk çalışmada olan başarılar yakalanamamıştır.