Nano etiketler ile işaretlenmiş sıvıların tanınması için optik sensör tasarımı ve gliştirilmesi

Barkod teknolojisi ürün tanımlama ve takibi için önemli bir kavramdır. Bununla birlikte, geleneksel barkod teknolojisi, sıvıların tanımlanması için kullanılamaz. Bu tezde, nano-etiketler kullanarak sıvıları tanımlayan optik sensörün tasarımı ve karakterizasyonu anlatılmıştır. önerilen sistemde, geniş absorpsiyon ve emisyon spektrumu, yüksek kuantum verimi ve florışıldama bozulmasına karşı yüksek direnci nedeniyle, etiketleme için Kuantum noktacıkları (QDs) kullanılmaktadır. Bu tezde, görüntüleme tabanlı sistem, tek detektöre bağlanmış yüksek sayısal açıklığa sahip olan lens ve fiber optik tabanlı sistem olmak üzere farklı ışık toplama mimarileri incelenmiştir. Bu araştırma, maliyet, taşınırlık ve hassasiyet açısından belirgin avantajları olan fiber optik tabanlı sistem üzerine odaklanmıştır. Önerilen fiber optik sensör, bir fiber optik kablo, bir algılama ünitesi ve bir aydınlatma birimi ile bir sinyal işleme biriminden oluşmaktadır. Sistemdeki her bir bloğun detaylı optimizasyonu ile su gibi saydam sıvılar içinde pM altı konsantrasyonlarında kuantum noktacıkları saptanabilmektedir. Öte yandan, saydam olmayan sıvılar içinde nano etiketlerinin tespiti, ortam ve kuantum noktacıkları arasındaki karmaşık etkileşimler nedeniyle oldukça zordur. Bu tez araştırmasında, bu sorunu aşmak için, yeni bir arka plan çıkarma algoritması uygulanmaktadır. Bu algoritma, 100 pM seviyesinde bir algılama sınırı ile saf kuantum noktacığı sinyalini yapılan okumalardan ayrıştırabilmiştir. Sistemin optik performansı sıvılar içinde dağılmış kuantum noktaları için Monte Carlo yöntemi kullanılarak simüle edilmektedir. Simülasyon sonuçları ölçüm verileri ile yakın korelasyon göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, günümüz teknolojisiyle yapılan sistemlerin sonuçlarından çok daha iyi ve çeşitli değerli sıvıların, hat üzerinde izlenmesi için kuantum noktacıkları kullanımı yolunda, yeni araştırmalara yön vermek için potansiyele sahiptir.