Taramalı tünelleme mikroskobu (TTM) cihazı tasarım imalatı ve biyolojik uygulamaları

Abstract

Taramalı Tünelleme Mikroskobu (TTM) yüzey topografisini angström (Å) mertebesinden mikron (?) seviyelerine kadar görüntüleyebilen prop mikroskop ailesine ait olup bir yeni kuşak mikroskoptur. TTM bir ön hazırlama aşaması olmadığı ve yüksek enerjili ışınlar kullanılmadığı için biyolojik moleküllerin üç boyutlu yapısını bozmadan, bulundukları ortamda görüntülenmesini sağlamaktadır.Sunulan bu tezin ana amacı bir TTM cihazı imal edilerek çeşitli biyolojik moleküllerin yüzey özelliklerinin incelenmesi çalışmalarına katkı sağlamaktır. Tasarlanan bu cihaz mekanik, elektronik, veri toplama ve bilgisayar yazılımı ana bölümlerinden oluşmaktadır.Tarama işlemi genel olarak yüzey ile TTM iğnesi arasında oluşan tünel akımının yüzey özelliklerine göre değişimi ve bu değişimin algılanması şeklinde çalışmaktadır. Tarama işlemini gerçekleştirecek piezoelektrik tüp için, bipolar güç kaynağı ile akım/voltaj çeviricisi tasarlanıp imal edilip elektronik performans açısından incelenmiştir. Tarama işleminin gerçekleştirileceği mekanik kısım ile algılanan akımın kontrolünü sağlayan bir PI kontrol devresi tasarlanıp imal edilmiştir. Alınan akım bilgisi bilgisayar ve yazılım yardımıyla görüntü haline getirilmiştir. Elde edilen görüntüler ticari cihazlardan alınan görüntülerle karşılaştırılıp üretilen tasarımın yetkinliği gözlemlenmiştir.

Scanning tunneling microscope (STM) is a new generation microscope which can image topography of surface from angstrom (Å) level to micron (?) level. STM could image the biological molecules in their native environment without deform their 3D conformation. This is the main advantage against to other techniques, because of the reason, no high power radiations is used. Another advantage is no complicated sample preparation steps are required.The aim of this thesis is contributing to the investigation of the surface properties of various biological molecules by fabricating a STM. It has four main parts, which are mechanical, electronic, data acquisition and computer software.Scanning process in STM is based on sensing of the tunneling current between a metallic tip and a conducting substrate, which are in very close proximity but not actually in physical contact. For the piezoelectric tube that performs the scanning process, a bipolar power supply and a current/voltage converter are designed, fabricated and both are tested for their electronic performance. A PI control unit is designed and fabricated to accumulate the control of the current, detected by the mechanical unit which operates the scanning process. Detected current data are displayed as an image by computer software. Captured image is compared with the images from other devices those commercially used and perfection of the system is observed.