Bakışımsız metamalzemeler ile özgün çok fonksiyonlu sensör tasarımları

Abstract

Gelişen teknoloji ile birlikte bilim adamları doğada bulunan birçok malzeme yapısını kullanmaya başlamışlardır. Dünya üzerinde doğal olarak bulunan malzemelere ek olarak, insan eliyle üretilen suni yapılarda son yıllarda karşımıza çıkmaya başlamıştır. Bu yapıların başında metamalzeme yapıları gelmektedir. Metamalzeme yapılarının başlıca özelliği, dielektrik sabiti, manyetik geçirgenlik ve kırılma indisi değerlerinin reel kısmının aynı anda negatif olabilmesidir. Bu tez çalışmasında bakışımsız metamalzeme tabanlı sensör tasarımları gerçekleştirilmiştir. Çok fonksiyonlu olarak tasarlanan yapılar, inşaat malzeme yapılarında tahribatsız ölçüm yapabilmektedir. Buna ek olarak tehlikeli kimyasalları birbirinden ayırt edip, kimyasal maddelerde yoğunluk tespiti yapabilme olanağı sağlamaktadır. Ayrıca ülkemizde sık sık görülen benzin, mazot, zeytinyağı hilelerine çözüm önermektedir. Tasarım çalışmaları yapıldıktan sonra ilk olarak numunelerin dielektrik sabiti değerlerleri X band frekansında dielektrik probe kit yardımıyla ölçülmektedir. İkinci aşama olarak elde edilen dielektrik sabiti değerleri sonlu integrasyon yöntemi (Finite Integration Technique-FIT) kullanan mikrodalga yazılım programında simulasyon cihazına tanımlanarak S parametreleri olarak bilinen yayılım değerleri elde edilmektedir. Simulatör programında tasarlanan yapıları LPKF E33 PCB devre üretim cihazı kullanılarak üretilmiştir. Deneysel verileri laboratuar koşullarında elde etmek için ise KEYSIGHT marka PNA-L N5234A network analiz cihazı kullanılmıştır

With the developing technology, scientists have started to use many material structures found in nature. In addition to the materials that found naturally in the world, man-made artificial structures have begun to appear in recent years. Metamaterials are the one of the most widely used among the these structures. The main feature of the metamaterial structures is that the real part of the dielectric constant, magnetic permeability and refractive index values can be negative at the same time. In this thesis, chiral metamaterial based sensor designs have been realized. Structures designed as multi-functional, capable of making non-destructive measurement of construction material structures. In addition, it provides the possibility of distinguishing hazardous chemicals from each other and making density determination of chemical substances. Also, it proposes solutions to the adulteration of gasoline, diesel and olive oil that are frequently seen in our country. After the design strucutres, firstly the dielectric constant values of the samples are measured with the help of dielectric probe kit at X band frequency. The obtained dielectric constant values defined to the simulation device in the microwave software program using the Finite Integration Technique (FIT) method and the scattering parameters known as S parameters are obtained. The structures designed in the simulator program are manufactured by using LPKF E33 PCB circuit production device. KEYSIGHT PNA-L N5234A network analyzer was used to obtain experimental data under laboratory conditions.