برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

منابع نوری گسترده و متنوعی برای استفاده در بیوسنسورها پیشنهاد می شود.از مهمترین آنها میتوان به دیود لیزرهای نیمه رسانا و گازی با نور همدوس اشاره کرد.همچنین استفاده از لامپ هایIN CANDESCENTبا پهنای طول موجی گسترده نیز رواج زیادی دارد.اخیرا استفاده از LEDها ی حالت جامد با پهنای باند کوتاه نیز رایج شده است.پایداری مهمترین عامل انتخاب منبع نور است.البته ایجاد طول موج های قابل تعیین و کالیبره پذیر بودن سیستم نیز بسیار اهمیت دارد. در اندازه گیری های امروزی همزمان چند پرتو با طول موج های مختلف ارسال و اندازه گیریهای مختلف انجام می شود.در بعضی از کابرد های به عنوان مثال دستگاه های پرتابل LED ها نتایج بهتری به دست می دهند چرا که اولا کوچک و ارزان قیمت تر هستند و در ثانیا مصرف انرژی کمتری دارند و طول موج های انتخابی ایجاد می کنند. مهمترین دلیل استفاده از آنها پیشرفت تکنولوژی ساخت آنها همپای پیشرفت های فیبر نوری و موجبرهای اپتیکی است.در عوض لامپهای تنگستن طول موج های وسیعی ایجاد می کنند و البته شدت بیشتری نیز دارند.هرچند که این لامپ ها پایداری بهتری دارند اما نیازمند یک منبع تغذیه ی قوی بوده و و حرارت ناشی از آنها باعث ایجاد محدودیت هایی در اندازه گیری و کارکرد سایر قطعات می شود.
3-2-2 المان های اپتیکی
ابزار نوری زیادی برای انتقال پرتوها در این سنسورها به کار می روند.این ابزار شامل لنزها،مشددها،آینه ها ،توری ها و جفت کننده ها برای انتقال نور از منبع به طول مشخصی از فیبرنوری یا نقطه ی مشخصی از سطح موجبر و جمع آوری نور از سنسور قبل از رسیدن به آشکارساز نوری است.
بری انتخاب طول موج مورد نظر فیلترهای نوری،منشورها و توری های پراش مورد استفاده قرار می گیرند.که حاصل عمل انها یک پهنای باند کوتاه در خروجی است درست زمانی که منبع نور مورد استفاده پهنای باند وسیعی دارد.
3-3-3 آشکارساز نوری
برای انتخاب نوع آشکارساز برای سنسورهای نوری باید شرایط مختلفی را در نظر گرفت.این عوامل شامل حساسیت،ضریب آشکارسازی،نویزها،پاسخ فرکانسی و زمان مشخصه هستند.مشدد های نوری و آشکارسازهای نوری کوانتومی حالت جامد مانند رساناهای فوتونی و فوتودیودها برای این کار کاملا مناسب هستند.عامل مهم دیگر در این انتخاب طول موج مورد نظر است.در حالت کلی و برای اغلب موارد استفاده همه این ساختارها پاسخ قابل قبولی می دهند.فوتودیودها به دلیل مدارساده و پیچیدگی محاسباتی کم و طراحی انعطاف پذیر بیشتر مورد استفاده هستند.معمولا به طور همزمان دو آشکارساز فوتونی مورد استفاده قرار می گیرد چراکه باید مرجع برای تصحیح نوسانات گرمایی منبع وجود داشته باشد.با محاسبه ی نسبت بین دو عدد خوانده شده و استفاده از بخشی از پرتو که وارد هیچ آشکارسازی نشده به عنوان فاکتور تصحیح در سیستم اندازه گیری فرآیند آشکارسازی با دقت قابل توجهی انجام می شود.
3-3-4 تحلیل سیگنال
معمولا سیگنال خروجی به دست آمده از آشکارساز یک ولتاژ یا جریان متناسب با شدت نور اندازه گیری شده است.بنابر این هم اجزای ساده ی مدارهای آنالوگ(مانند مبدل های ولـتاژ به جریان) و هم اجزای مستقیم اتصالی به واحد پردازنده باید درست انتخاب شوند.معمولا قبل از ارسال خروجی آشکارساز به واحد پردازنده رایانه ای این سیگنال ها به کمک یک پیش تقویت کننده به اندزه ی لازم تقویت می شوند.
معمولا دو طول موج مختلف برای انجام یک اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرد. یک پرتو معمولا نسبت به تغییرات محیط اندازه گیری حساس بوده طول موج دیگر نسبت به این تغییرات بی تفاوت است.به این روش پرتو بدون تغییر به عنوان مرجع برای مقایسه و حذف نوسانات در زمان اندازه گیری و انتقال اطلاعات به کار می رود.
3-3-5 فیبر نوری
چند نوع اندازه گیری بیولوژیکی مختلف را میتوان با استفاده از فیبر نوری به عنوان ابزار کنترل کننده برای شناسایی تغییرات در خواص طیفی بافت ها و خون انجام داد.
این اندازه گیری ها به کمک ایجاد روشنایی توسط انتهای فیبر نوری و ایجاد دیوار نوری در سطح اندازه گیری به روش حد واسط انجام می شود.در هر دو حالت اندازه گیری عملا در خارج فیبر انجام می شود.نور مورد نیاز در اندازه گیری از فیبر خارج شده و دوباره وارد آن می شود.این پرتو بازتابیده اطلاعات مربوط به جذب یا برهم کنش با ماده را با خود حمل می کند.فیبرهای نوری بر اساس اصل بازتابش کلی رفتار می کنند.نور ورودی تحت زاویه ای بیشتر از زاویه ی حد تابیده می شود بنابر این همواره بازتابش کلی رخ داده و داخل فیبر باقی می ماند.
یک دستگاه کامل برای استفاده از این روش شامل یک منبع نور،ابزار اپتیکی مورد نیاز، فیبر نوری دارای محیط فعال برای تقویت پرتو یا بدون آن و یک آشکارساز می باشد.تنوع فیبرهای نوری ازلحاظ کیفیت پرتو بستگی زیادی به کاربرد و طول موج مورد نظر دارد.این فیبرها می تواند از جنس های مختلفی مانند شیشه،پلاستیک یا کوارتز باشد که طیف طول موجی فرابنفش تا مادون قرمز نزدیک را پوشش می دهند.
فیبرهای پلاستیکی دارای مشخصات فیزیکی متنوع تر و قوی تری هستند.به علاوه ارزانتر و انعطاف پذیر تر بوده و برای استفاده در طول موج های زیر 400nmبسیار مناسب هستند.
3-3-6 اصول فیزیکی
مهمترین عامل در استفاده از بیو سنسورهای فیبر نوری اندازه ی کوچک و وزن کم آنهاست.برعکس اندازه گیری به روش الکتریکی وقتی دو پتانسیل مجزا باید اندازه گیری شوند فیبرهای نوری بهترین روش هستند . زیرا نیازی به سیگنال مرجع خارجی یا پتانسیل صفر وجود ندارد.از آنجایی که سیگنال نوری است ریسک پذیری الکتریکی برای تاثیر روی بافت وجود ندارد.همچنین در این روش تداخل مستقیم و ناخواسته ی میدان های الکتریکی و مغناطیسی وجود ندارد.تحلیل شیمیایی به صورت واقعی پاسخ خود به خودی انجام می شود.به علاوه میتوان به طور همزمان و با کمک چند طول موج مختلف چند اندازه گیری را انجام داد.به علاوه این سنسورها پایداری زیادی دارند و با گذشت زما ن از طول عمر آنها کاسته نمی شود.باید در نظر داشت که ممکن است نور محیط با نور اندازه گیری تداخل کرده و اندازه گیری را مختل کند.
3-3-7 اصول انتقال پرتو
با استفاده از نظریه ی انتقال پرتو دراپتیک موجی وقتی پرتو به سطح مقطع دو محیط می رسد دچار شکستگی و بازتابش میشود.با استفاده از قانون اسنل میتوان این حالت را توضیح داد:
حالت های مختلف برخورد پرتو با سطح جداکننده ی دو محیط
3-1
اگر n23-2
فیبر های نوری به صورت استوانه ای پوشش یافته از شیشه یا پلاستیک ساخته می شوند.استوانه های درونی و بیرونی به ترتیب هسته و پوشش نامیده می شوند و دارای ضریب شکست های n1 و n2 هستند.هر پرتوی که به سطح مقطع هسته پوشش برخورد کند و زاویه ی آن از زاویه ی حد بیشتر باشد داخل هسته باقی می ماند و چندین بار بازتابش می شود.بنابر این پرتو به دام افتاده و منتشر می شود.
انتشار در فیبر نوری
دسته بندی : علمی