دانلود مقاله نانوسنسورها و بيوسنسورها

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع غذایی
دانلود مقاله نانوسنسورها و بيوسنسورها

نوع فایل: word

فرمت فایل: doc

قابل ویرایش

تعداد صفحات : 181 صفحه

قسمتی از متن :
1- مقدمه
سنسورها از نظر كيفي مرحله جديدي را در استفاده هر چه بيشتر از همه امكاناتي كه توسط علم ميكروالكترونيك به وجود آمده است ، بويژه در زمينه پردازش اطلاعات عرضه مي كنند. سنسورها رابط بين سيستم كنترل الكتريكي از يك طرف و محيط، عمليات، رشته كارها يا ماشين از طرف ديگر هستند. در گذشته تكامل سنسور قادر به هم گامي با سرعت تكامل در صنعت ميكروالكترونيك نبوده است. در واقع ،در اواخر دهه 1970 و اوايل دهه 1980 تكامل سنسور در سطح بين المللي بين 3 تا 5 سال عقب تر از تكامل علم ميكروالكترونيك در نظر گرفته مي شد اين حقيقت كه ساخت عناصر ميكروالكترونيك غالباً بسيار ارزان تر از عناصر اندازه گيري كننده اي ( سنسورهايي) بود كه آنها احتياج داشتند يك مانع جدي در؟/////// و متنوع نمودن كاربرد ميكروالكترونيك پردازشگر اطلاعات در گستره ي وسيعي از عمليات و رشته كارها بود. چنين اختلاقي بين علم ميكروالكترونيك مدن و تكنولوژي اندازه گيري كننده كلاسيكي تنها توانست به واسطه ظهور تكنولوژي سنسورهاي مدن بر طرف شود. به اين دليل، امروزه سنسورها بعنوان يكي از عناصر كليدي جهت تكامل پيوسته و شتابان علم ميكروالكترونيك شمرده مي شوند.
كار تحقيقاتي و تكاملي گسترده در شاخه هاي مختلف تكنولوژي سنسور درسطح بين المللي آغاز شد. حاصل اين فعاليت آن است كه امروزه تجارت سنسور از بالاترين نرخ هاي رش سالانه بهره مند مي باشد. از انجايي كه سنسورها وسيله ي اساسي براي به دست آوردن همه اطلاعات لازم در رابطه با وضعيت هاي مختلف عمليات و محيط هستند، بنابراين آنها باب امكانات كاملاً جديدي را به روي اتوماسيون طيفي از عمليات درصنعت، منزل، كارخانه ، كاربردهاي طبي و ساير بخشها مي گشايند. بعنوان مثال كارخانه هاي تماماً اتوماتيك و مجتمع آينده تنها مي تواند به كمك سنسورها تحقق يابد اگر چه سنسورها به همراه علم ميكروالكترونيك پردازشگر اطلاعات يك گام مهم روبه جلو را عرضه مي دارد ليكن اين تنها اولين قدم است. در اين مرحله سنسورها از تعدادي از عناصر ميكروالكترونيك موجود، بعنوان مثال به شكل پردازشگر ها، حافظه ها، مبدل هاي آنالوگ به ديجيتال با تقويت كننده ها ، براي آماده نمودن سيگنال خروجي استفاده مي كنند. در عين حال، سنسور بايد يك خروجي الكترونيكي توليد كند كه به آساني پردازش مي شود در حالت ايده آل اين سيگنال به شكل يك سيگنال ديجيتالي سازگار با ؟؟؟؟؟؟؟؟؟ مي باشد. همچنين احتياج به كاهش وزن و حجم وجود دارد.
دومين گام عبارت است از اتصال سنسور - سيستم ميكروالكترونيك – مكانيكي مي باشد. اطلاعات حاصل شده توسط سنسور در رابطه با حالت يا پيشرفت يك پروسه با عبور از يك طبقه ي پردازشگر سيگنال الكترونيكي وارد بخش مكانيكي شده و به پروسه بازخورانده مي شود زنجيره سنسور- سيستم ميكروالكترونيك- بخش مكانيكي تنها در صورتي كار مي كند كه همه ي خطوط رابط سازگار باشند اين امر منجربه توصيف يك معيار مهمتر بويژه تا جايي كه به سنسور مربوط است مي شود علي رغم آگاهي گسترده در رابطه با اهميت سنسور بعنوان يكي از عناصر كليدي در فراينداتوماسيون ، كسب اطلاعات جامع و مقايسه اي درباره وضعيت تكنولوژي سنسور پيشرفت هاي حاصل شده در اين زمينه مشكل است اين امر داراي چند دليل زير است:
1- سنسورهايي براي اندازه گيري بيش از 100 كميت فيزيكي وجود دارد. اگر اندازه گيري كميت هاي شيميايي را نيز به حساب آوريم اين رقم به چندين 100 فقره وارد مي شود.
2- تقريباً 2000 نوع اصلي از نوع سنسورها را مي توان طبقه بندي كرد. بين 000/60 و 000/100 سنسور براي اندازه گيري در حال حاضر پروسه ها از نظر تجاري در دنياي غرب وجود دارد.
3- بر طبق گزارش پايگاه داده هاي INSPEC هر ساله بيش از 000/10 نشريه در رابطه با سنسورها منتشر مي شود.
4- تكنولوژي هاي سنسور جديد تخميناً بين 5 الي 15 سال طول مي كشد و چنين فرايند بسيار هزينه بر مي باشد.
بحث سنسور داراي مشخصه ي چندگانگي علمي بسيار زيادي است از سازنده سنسور گرفته تا استفاده كننده آن تخصص هاي خيلي زيادي مي طلبد. اين حقيقت مزاياي خودش را دارد ؛ بعنوان مثال كاربرد تركيبي يك يا چند اصل سنسور مجاز شمرده مي شود، با اين وجود معايبي نيز مشاهده مي شود از قبيل ميزان مقاومتي كه در رابطه با معرفي ايده هاي جديد و ناشناخته وجود دارد.
2- تعريف سنسور
سنسور يك وسيله ي الكتريكي ست كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آنها را به سيگنال هاي الكتريكي تبديل مي نمايد. سنسورها در واقع ابزار ارتباط رباط با دنياي خارج و كسب اطلاعات محيطي و نيز داخلي مي باشند، و يا به طور كلي ابزارهايي هستن كه تحت شرايط خاص از خود واكنشهاي پيش بيني شده و مورد انتظار نشان مي دهند. شايد بتوان دماسنج را جزء اولين سنسورهايي دانست كه بشر ساخت.
3- ساختار كلي يك سنسور
در طراحي يك سنسور دانشمندان علوم مختلف مانند بيوشيمي، بيولوژي ، الكترونيك، شاخه هاي مختلف شيمي و فيزيك حضور دارند عنصر سنسور در تماس با يك آشكار ساز است. اين عنصر مسئول شناسايي و پيوند شدن با گونه مورد نظر در يك نمونه پيچيده است. سپس آشكار ساز سيگنال هاي شيميايي را كه در نيتجه پيوند شدن عنصر سنسور با گونه مورد نظر توليد شده است را به يك سيگنال خروجي قابل اندازه گيري تبديل مي كند. حسگرهاي زيستي بر اجزاي بيولوژيكي نظير آنتي بادي ها تكيه دارند. آنزيم ها، گيرنده ها يا كل سلول ها مي توانند بعنوان عنصر سنسور مورد استفاده قرار گيرند.