MEMS scanners for spectroscopy and laser scanning systems

Orta/uzak bant kızılötesi spektroskopi ve endoskopik lazer görüntüleme uygulamaları için, elektrostatik tahrikli mikro-elektro-mekanik sistem (MEMS) temelli iki yeni yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler kullanılarak işlevsel örnek sistemlerin kurulmasına ek olarak, bu örnek sistemlerde kullanılabilecek MEMS aygıtların tasarım, üretim ve karakterizasyon sonuçları da bu tez dahilinde sunulmuştur.Kızılötesi emilim spektroskopisi, kimyasal ve biyolojik örnek analizi için son derece uygun bir yöntem olup, endüstriyel ve akademik dünyada geniş uygulama alanlarına sahiptir. Birçok farklı kızılötesi spektrosokopi tekniğinden biri olan Fourier dönüşümü spektroskopisi (FDS), sunduğu üstün spektral çözünürlük, yüksek veri toplama hızı ve düşük gürültü seviyesi gibi artıları sayesinde girişim ızgarası veya Fabry-Perot spektroskopisi gibi diğer yaygın yöntemlerden ayrılmaktadır. Bu tez kapsamında geliştirilen FDS yöntemi aynı anda mekanik hareket kaynağı, girişim ızgarası ve konum algılayıcısı olarak üç farklı işlevi yerine getiren tarak tahrikleyici yapılarını kullanmaktadır. Tahrik mekanizmasının bu üçlü kullanımı sayesinde oldukça basit ve üretimi kolay bir MEMS aygit ile yüksek performanslı ve küçük boyutlu bir spektroskopi sistemi geliştirilebilmiştir. Bu yeni sistemin varolan diğer spektroskopi yöntemlerine nazaran en önemli avantajları küçük ve basit sistem mimarisi, yüksek ışık verimi, ve kolay üretim süreci olarak sıralanabilir.Lazer tarama yöntemi bir çok modern görüntüleme uygulamasinda kilit rol oynamakta olup, geleneksel olarak pahalı algılayıcı dizinleri ve verimsiz ışık kaynakları kullanan karmaşık sistemlerin boyutlarını ve maliyetlerini önemli oranda azaltma imkanı sunmaktadır. Ayrıca, ölçüm teknolojileri ve tibbi görüntüleme gibi alanların giderek daha çok ihtiyaç duyduğu küçük ancak yüksek çözünürlüklü tarayıcı sistemleri için de mevcut yaklaşımlara oranla önemli olanaklar sunmaktadır. Bu nedenle, bir çok uygulama için varolan tarama sistemlerinin çözünürlük ve hız benzeri kriterlerden taviz vermeden küçültülebilmeleri için lazer tarama yöntemi kullanılabilir. Bu ihtiyaca cevap verme amacıyla, bu tez kapsamında, mikro-mercek dizinleri temelli bir lazer tarama yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen tarama mimarisi ard arda sıralanmış ve ikisi yanal doğrultuda eşzamanli olarak hareket edebilen dört mikro-optik elemandan (üç mikro-mercek dizini ve bir ön tarama merceği) oluşmaktadır. Ayrıca, bu mikro-optik elemanların süratli ve hassas hareketini sağlamak amacıyla yine elektrostatik tahrik prensibini kullanan bir MEMS kızak aygıtı da bu tez kapsamında tasarlanmış, üretilmiş, ve karakterize edilmiştir.