Düşük maliyetli bir Raman spektroskopi sistemi tasarımı, kurulumu ve nanoyapılar ile birlikte tanıda kullanımı
A low cost Raman spectroscopy system: Design, construction and utilization in detection with nanostructures
Yazar: ORHAN ERDEM HABERAL
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Spektrum analizi-raman = Spectrum analysis-raman ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Işık madde ile etkileşime girdiğinde, ışığı oluşturan fotonlar absorbe edilebilir veya dağılabilir veya malzemeyle etkileşime girmeyebilir ve doğrudan materyalden geçebilir. Olay fotonunun enerjisi, bir molekülün durgun durumu ile bir uyarılmış durum arasındaki enerji boşluğuna tekabül ederse, foton emilebilir ve molekül, daha yüksek enerji uyarılmış haline yükselir. Raman spektroskopisi ışığın moleküller ve atomlardan inelastik saçılması sonucu frekansının değişimine ve her bir yapıya özgü bir parmak izi sinyali elde edilmesine dayanır. Son derece esnek ve birçok farklı şekilde yapılandırılabilir oluşu Raman spektroskopinin önemli bir avantajıdır. Küçük diyot lazerleri, iyileştirilmiş basit dedektörler ve fiber optik bağlantılar da dahil olmak üzere modern optiklerdeki sürekli gelişmeler, daha önce düşünmediğimiz problemler için Raman saçılımını kullanma imkanlarına yol açmıştır. Kimyasal analiz uygulamalarında temassız ve tahribatsız olması önemli avantajlar sağlamaktadır. Ticari tezgah üstü spektrometreler hacimli, pahalı ve laboratuar kullanımıyla sınırlıdır. Taşınabilir eltipi Raman spektrometreler ticari olarak mevcuttur, ancak yine de pahalıdır. Su ve gıda kalitesi izleme, patojenlerin tespiti, farmasötik analizler gibi saha uygulamalarını genişletmek ve yeni uygulamalara olanak sağlanması için, Raman spektrometrelerinin maliyet düşürme ve sistem minyatürizasyonu için artan bir ihtiyaç vardır.
Bu araştırma tezi, basit, ucuz ve kompakt bir Raman spektrometrenin belirlenen asgari kriterler çerçevesinde tasarlanmasına odaklanmakta; optik, mekanik ve elektronik tasarım ve imalatın yanı sıra prototiplerin geliştirme aşamalarını ve farklılıklarını açıklamaktadır. Bu cihazın ve türevlerinin Raman tekniğinin yaygınlaşması ve gelecekteki gelişmeleri tetiklemek için kullanılacağı umudumuzdur.

Abstract:
When the light interacts with the substance, the photons that form the light may be absorptive or dispersible or may not interact with the material and may pass directly through the material. If the energy of the incident photon corresponds to the energy gap between the stationary state of a molecule and an excited state, the photon can be absorbed and the molecule becomes energized. Raman spectroscopy is based on the variation of the intensities of the light scattering from the molecules and atoms and the acquisition of a fingerprint signal specific to each structure. Being very flexible and configurable in many different ways is a significant advantage of Raman spectroscopy. Continuous improvements in modern optics, including small diode lasers, improved simple detectors and fiber optic connections, have led to the possibility of using Raman scattering for problems we have not thought of before. Contactless and non-destructive chemical analysis applications provide significant advantages. Commercial benchtop spectrometers are complex, expensive and limited to laboratory use. Portable handheld Raman spectrometers are commercially available, but are still expensive. There is a growing need for low cost and portable Raman spectrometer systems to enable field applications such as water and food quality monitoring, pathogen detection, pharmaceutical analysis, and many other new applications.
This research focuses on the design of a simple, inexpensive and compact Raman spectrometer within the framework of the specified minimum criteria; Optical, mechanical and electronic design and fabrication, as well as development phases and differences of prototypes. We hope that this device and its derivatives will be used to spread Raman technology and trigger future developments.