- Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi
- Ejosat Special Issue: (HORA) Special Issue
- Metamalzeme Tabanlı Hassas Süt ve Sıvı Sensörü Uygulaması
Metamalzeme Tabanlı Hassas Süt ve Sıvı Sensörü Uygulaması
Authors : Mehmet Bakir, Ibrahim Yasar
Pages : 10-16
Doi:10.31590/ejosat.778770
View : 8 | Download : 4
Publication Date : 2020-08-15
Article Type : Research
Abstract :Metamalzeme tabanlı sensör uygulamarı; günümüzde fiziksel parametrelerin tespiti, saflık analizlerinde, kanserli hücrelerin tespiti, gıda ve petrol ürünlerindeki hilelerin tespitinde aktif olarak kullanılmaktadır. Mevcut literatüre bakıldığında metamalzeme tabanlı sensörlerin süt üzerindeki çalışmasını gösteren, yağlı ve yağsız süt arasındaki çok düşük bir dielektrik katsayısı değişimini algılayabilecek metamalzeme tabanlı sensöre ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum ise algılama hassasiyeti ve kalite faktörü gibi sorunları ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışma da bahsedilen sorunların çözümüne yönelik olarak 4 ayrık rezonatörden oluşan yapının tasarımı yapılmıştır. Bu yapı düşük dielektrik katsayısına sahip olan Arlon DiClad 527 malzemesinin hem ön hem de arka yüzlerine yerleştirilmiştir. Önerilen tasarımda ön ve arka yüzde yer alan rezonatörler 180° farkla yerleştirilmiştir. Rezonatör boyutları ve şekilleri ihtiyaç duyulan yüksek hassasiyet ve yüksek kalite faktörü değerlerini karşılayacak şekilde CST Microwave Studio programında tasarlanmış ve boyutları optimize edilmiştir. Yağlı ve yağsız sütün dielektrik katsayı ölçümleri için 85070E açık uçlu koaksiyel prob ve vektör network analizörü kullanılarak X bantta ölçülmüş ve her iki süte ait dielektrik katsayı değerlerinin sırasıyla 62 ve 58 olduğu tespit edilmiştir. Önerilen metamalzeme tasarımının arkasına yerleştirilen örnek tutucunun ve bu dielektrik değerleri kullanılarak tanımlanan yağlı ve yağsız süt verilerinin kullanılmasıyla Simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Simülasyon çalışmaları sonucunda Her iki süt arasında, yapılan çalışmayla metamalzeme temelli sensörün 60 MHz gibi yüksek bir frekans kayması ile yağlı ve yağsız süt arasındaki farkı algılayabildiği görülmüştür. Ayrıca metamalzeme temelli sensör çalışmalarının bir diğer gereksinimi olan yüksek kalite faktörünü de önerilen çalışma karşılamaktadır. Simülasyon sonuçlarına bakıldığında Q faktör değerinin 288 olduğu hesaplanmıştır. Bu değer pek çok sensör çalışmasının Q değerinden daha yüksektir. Önerilen yapının dielektrik katsayısının 40-80 değerleri arasında değişen tüm malzemelere rahatlıkla uygulanabileceği, hem deneysel hem de simülasyon sonuçlarının veri değerlerine dayanılarak tespit edilmiştir. Önerilen çalışmada yağlı ve yağsız süte ilişkin yüksek hassasiyet gerektiren bir çalışma bulunmaması, çalışmanın sahip olduğu yüksek kalite faktörü , daha önce ortaya atılmamış ve kullanılmamış olmasıyla tasarımın orijinal olduğu söylenebilir.Keywords : Metamalzeme, Sensör, Süt, Sıvı, Gıda