TARIFNAME Sivilarin ve Gazlarin Içerisindeki Oksijen Miktarinin Ölçülmesi Yöntemi Bulusun Ilgili Oldugu Teknik Saha Mevcut bulus, su kalitesi analizlerinde kullanilan bir çözünmüs oksijen probunun ölçüm kalitesinin arttirilmasiyla ilgilidir. Sudaki oksijen konsantrasyonunu belirlemeye yarayan söz konusu çözünmüs oksijen probu, optik ölçüm tekniklerinden Iüminesan isima teknolojisini kullanmaktadir. Çözünmüs oksijen probunun ölçüm prensibi, probun sensör kapaginin (3) ucundaki, altlik (4) yüzeyine kaplanmis bir isildayan malzemenin (Iüminofor) su içerisindeki oksijen ile etkilesmesi sonucunda Iüminesanin sönümlemesine ve sönümlenme miktarina göre sudaki çözünmüs oksijen konsantrasyonun tespit edilmesine dayanmaktadir. Mevcut bulus, bir çözünmüs oksijen probunun sensör kapaginin (3) ucunda bulunan Iüminofor malzemenin kaplandigi altligin (4), farkli kaplama teknikleriyle kaplanarak ölçüm kalitesinin arttirilmasi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Biyolojik atik su uygulamalarindaki aktif çamur tanklarinda; oksijen konsantrasyonu en önemli parametrelerden biri olup sürekli olarak ölçülmesi gerekmektedir. Geleneksel elektrokimyasal ölçüm teknikleri polarografik ya da galvanik ölçüm hücreleri temeline dayanmaktadir. Bu ölçüm tekniklerinin karakteristik özelligi; ölçüm sirasinda elektrolitlerin tükenimi ve anotlarin bozulmasidir. Her iki ölçüm tekniginde de ister istemez ölçüm sonuçlarinda kayma meydana gelmektedir. Kaymanin önlenmesi için, çözünmüs oksijen ölçümü için bilinen elektrokimyasal tekniklerde, kullanicinin düzenli olarak bakim yapmasi gerekmektedir. Temizleme, kalibrasyon, zar ve elektrolit degisimi, anodun temizlenmesi ve bu aktivitelerin belgelendirilmesi günümüzde gerekli ve kaçinilmazdir. Ancak düzenli kalibrasyon ve bakim ile ölçüm cihazinin istenilen limit degerler içerisinde çalismasi saglanabilmektedir. Teknigin bilinen durumunda atik suda oksijen konsantrasyon tayini için ölçüm zamaninda kayma gerçeklesmeyen ve sürekli kalibre edilmesine ihtiyaç duyulmayan bir çözünmüs oksijen probu (Low Dissolved Oxygen (LDO)) gelistirilmistir. Bu probun çalisma yöntemi; Iüminesan bir maddeden (Iüminofor) kaynaklanan Iüminesans isima sonucunda oksijen konsantrasyonuna bagli fiziksel ölçüm zamanindaki azalma prensibine dayanmaktadir. Su kalitesi belirlemede kullanilan çözünmüs oksijen problari lüminesan isima prensibine dayali olarak çalismaktadir. Bu prensibe göre sudaki oksijen, çözünmüs oksijen probunun sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altlik (4) üzerine kaplanmis lüminesan bir malzeme ile etkilesime girmektedir. Oksijen ve lüminesan malzeme arasindaki bu etkilesim, lüminesan söndürme olarak bilinen bir olayla sonuçlanmaktadir. Bu olay sirasindaki lüminesan söndürme miktari, sudaki oksijen konsantrasyonunu göstermektedir. Teknigin bilinen durumunda var olan çözünmüs oksijen problari, silindirik bir gövde (1), gövde (1) içerisinde en az bir mavi ve en az bir kirmizi LED isik kaynagi, en az bir fotodiyot ve bir elektronik sinyal sürme, okuma, analiz ünitesi, bir sensör kapagi (3), sensör kapaginin uç kisminda tüm yüzey alani lüminesan malzeme ile kapli bir altliktan (4) olusmaktadir. Sensör kapaklari (3) probun gövdesine (1) takilmaktadir ve her kullanimda degistirilebilirdir. Teknigin bilinen durumunda var olan çözünmüs oksijen probu su sekilde çalismaktadir; sensör kapagi (3), probun gövdesine (1) takilarak analizi yapilmak istenen su numunesi ile temas ettirilir veya su içerisine yerlestirilir. Çözünmüs oksijen probu su ile temas ettiginde, prob, prob içerisindeki bir dalga boyunda ayarlanmis mavi isik kaynagini altlik (4) üzerine kaplanmis lüminesan malzeme üzerine yönlendirir. Mavi isik, lüminesan malzemenin farkli bir dalga boyunda ayarlanmis lüminesan isik üretmesine neden olur. Lüminesan söndürme, isigin lüminesan malzemeye yönlendirilmesi sonucu lüminesan malzemenin isigi lümine ettigi süreyi etkiler. Bu nedenle, mavi isik kaynaginin sinyali, sinüs egrisine bagli olarak degisirse bu durum, lüminesan söndürme uyarici isigi olan mavi isik ile lüminesan isik arasindaki faz farkini etkilemektedir. Prob, lüminesan söndürme miktarini degerlendirmek için uyarici mavi isik ile lüminesan isik arasindaki faz farkini ölçmek için bir optik sensör kullanmaktadir. Sonuç olarak, prob sudaki oksijen konsantrasyonunu belirlemek için faz farkini islemektedir. Teknigin bilinen durumunda var olan optik lüminesan çözünmüs oksijen (Luminescent Dissolved Oxygen (LDO)) tekniginde, oksijen konsantrasyon ölçüm sonuçlarinin zamanla kaymasi minimuma indirilmektedir. Probun sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altlik (4) yüzeyine kaplanmis lüminesan bir malzemenin asinmasi ya da sönümlenmesinin azalmasi isik siddetini etkilemektedir. Fakat lüminesan malzemenin asinmasi prob içerisinde yer alan kirmizi LED isik kaynagindan yayilan kirmizi isigin yayinim süresini etkilememektedir. Prob içerisindeki, bütün optik parçalar önce referans kirmizi LED isiginin ölçümüne göre ayarlanmaktadir. Böylece kullanici tarafindan yanlis kalibrasyon yapilmasi önlenmektedir. LDO teknigindeki optik ölçüm yönteminin yanlis kalibrasyon yapilmasinin önlenmesi disinda baska avantajlari da bulunmaktadir. LDO teknigindeki optik ölçüm yönteminde membran ya da elektrolit degisimine gerek bulunmamaktadir. Bunun yerine probun sensör kapaginin (3) ucunda oksijene hassas lüminesan malzeme ile kaplanmis bir tabaka bulunmaktadir. Probun sensör kapagi (3), kullanici tarafindan belirli zamanlarda kolayca degistirilebilmektedir. LDO tekniginde oksijen tüketilmemektedir. Oksijen moleküllerine, sadece oksijene hassas tabakayla temasinda ihtiyaç duyulmaktadir. Prob içerisinde belirli bir akis hizina ihtiyaç yoktur. Bu teknik, elektrolitin üzerinde topaklanma sorunundan etkilenmemektedir. LDO ölçüm prensibinde, topaklanma sorunu olmayacagindan, çözünmüs oksijenin ölçüm sinyal seviyesinde bir degisiklige sebep olmamaktadir. LDO tekniginde kullanilan lüminofor malzeme, hidrojen sülfür (H28) gibi zehirleyici gaz ve birçok kimyasala karsi dirençlidir. Bu nedenle prob zor uygulamalarda bile kullanilabilmektedir. LDO teknigindeki optik ölçüm yönteminde sadece ölçüm yapilacak numunedeki oksijen moleküllerinin probun sensör kapaginin (3) ucunda yer alan lüminofor malzeme ile temasina ihtiyaç duyuldugundan, bu teknikte saniyeler içerisinde cevap alinabilmektedir. Daha yavas bir cevap süresine ihtiyaç duyulmasi durumunda elektronik ve yazilim degistirilerek uygun sinyal yapisi olusturulabilmektedir. LDO teknigi, numunedeki düsük oksijen konsantrasyonuna karsi da yüksek hassasiyet göstermektedir. LDO teknigindeki probun sensör kapagi (3), teknigin bilinen durumunda yer alan zarla kapli ölçüm hücresi yöntemi ile karsilastirildiginda mekanik yüklere karsi çok daha dayaniklidir. LDO tekniginin bir diger avantaji, kullanici tarafindan sensör kapaginin (3) temizlenmesine gerek olmamasidir. Lüminesan malzemenin söndürülmesi, lüminesan malzemenin suda ne kadar süre kaldigina bagli olarak degismektedir. Kuru bir sensör, suya ilk daldirildiginda tipik olarak iki saate kadar sabit bir tepkiye sahip olmaktadir. Lüminesan malzeme suya doydugunda, belirli bir oksijen konsantrasyonu için Iüminesan tepkisi yavasça degismektedir. Lüminesan malzeme suya tamamen doydugunda, tipik olarak yaklasik üç gün sonra, Iüminesan tepkisi stabilize olmaktadir. Sahadaki LDO probunu kuru bir sensörle degistiren bir kullanici, üç güne kadar probdan dogru bir okuma aIamayabiImektedir. Prob stabilize edildikten sonra, okumalarin dogrulugunu saglamak için kullanicinin yine de cihazi yeniden kalibre etmesi gerekmektedir. Çogu kullanici, prob açilir açilmaz sudaki oksijen konsantrasyonunu dogru bir sekilde ölçmek materyalin stabil oldugu bir LDO sensörünü yerlestirmek için bir yöntem ve aparat açiklanmistir. oksijen probunun ne zaman çalistigini görsel olarak saptamak için bir yöntem ve aparat açiklanmaktadir. Bazi problarda, isik kaynagi gözle görülebilir ve bu da kullanicinin, atimli isigi görüntüleyerek probun ne zaman çalistigini belirlemesini saglamaktadir. Ancak lüminofor veya optik sensöre çarpan gün isigi, sudaki oksijen konsantrasyonunun ölçümünde hatalara neden olabilmektedir. Bu nedenle, lüminofor ve optik sensör gün isigindan korunmak istenmektedir. Bu sorun isik kaynagini, optik sensörü ve lüminoforu isik geçirmez bir kap içine koyarak çözülebilmektedir. Hafif sizdirmaz kap, probdaki isik kaynagini görüse karsi koruyarak kullanicinin, prob çalisirken görsel olarak algilamasini engellemektedir. Normalde probun çalistigini dogrulamak için görsel bir araç olmadan, prob bir bilgisayara veya baska bir cihaza baglanmalidir. Bir kullanicinin, probu sahada kontrol ederken veya kurarken bir bilgisayara erisimi olmayabilir. Kullanicinin bir bilgisayara erisimi olsa bile, prob islemini dogrulamak için probu bir bilgisayara baglamak, basit bir görsel dogrulamadan kullanicinin bir Iüminesan çözünmüs oksijen probunun ne zaman çalistigini görsel olarak algilamasina izin verecek bir sistem ve yöntem gelistirilmistir. isik arasindaki faz farkini ölçmekte ortaya çikan sorunlarin çözülmesine yardimci olacak bir sistem açiklanmaktadir. Çözünmüs oksijen probu, Iüminesan söndürme miktarini degerlendirmek için uyarma isigi ile Iüminesan isik arasindaki faz farkini ölçmektedir. Bir diger deyisle, prob sudaki oksijen konsantrasyonunu belirlemek için faz farkini islemektedir. Uyarma isigi ile Iüminesan isik arasindaki faz farkini ölçmek için bir otomatik geri besleme döngüsü kullanilmaktadir. Bazi durumlarda, otomatik geri besleme döngüsü, uyarma isigi ve Iüminesan isik faza gelene kadar ek faz farki saglamaktadir. Ek faz farki miktarinin, uyarma isigi ile Iüminesan isik arasindaki faz farkiyla eslesmesi gerekmektedir. Diger durumlarda, otomatik geri besleme döngüsü, otomatik sistem uyarici isigin ve luminesan isigin 90 derece faz disi oldugunu algilayana kadar ek faz farki saglamaktadir. Ek faz farki, uyarma isigi ile Iüminesan isik arasindaki faz farkini elde etmek için 90 dereceden çikarilmaktadir. Lüminesan malzeme, otomatik sistem yerlesene kadar uyarici isiga maruz kalmalidir ve otomatik yerlesme süresi birkaç saniye sürebilmektedir. Ancak, Iüminesan malzemenin uyarici isigina maruz kalmasi, Iüminesan malzemeyi bozabilmektedir. Ek olarak, probun parçalari istenmeyen faz kaymasina sebep olabilmektedir. Bu istenmeyen faz farki, prob tarafindan belirlenen oksijen konsantrasyonlarina hata eklemektedir. Bu açiklanan yöntem gelistirilmistir. lüminesans söndürme ilkesine göre çalisan oksijen sensörü ile sinirlandirilmamis olup, diger proses degiskenleri, özellikle iyonlar, moleküller, gazlar ve diger kimyasal bilesikler gibi belirli analitlerin konsantrasyonlari, pH veya sicaklik degerlerinin de bazi düzenlemelerle ölçülebilecegi bir sistemi açiklamaktadir. Normalde bir sensörde tek bir sensör noktasi bulunmaktadir. Farkli bir parametre ölçülecekse farkli bir sensör kullanilmasi gerekmektedir. Tek bir sensörle birden fazla parametreyi etkinlestirmek birlikte, üretimi ve kullanimi kolay çok parametreli bir sensör gelistirilmistir. Prob içerisindeki LED'ler ve lüminofor malzeme gibi bir takim teknik unsurlar zamana bagli olarak yaslanmaktadir. Optik sensörler, artan yaslanma ile birlikte, su penetrasyonundan zarar görmektedirler. Optik sensörlerin zarar görmesi ölçümler sirasinda sensör sapmalarina yol açmaktadir. Diger taraftan, optik sensör cihazlarindaki membranin sensör kapaginda bulunan altlik yüzeyinden ayrilmasi da ayri bir dezavantajdir. Bu, özellikle gida ve ilaç sektöründe istenen bir durum degildir. Membran üzerinde olusan bosluklar veya çatlaklar yaslanmayi hizlandirir. Dolayisiyla, dokümanda açiklanan bulus ile optokimyasal sensörlerin veya bazi parçalarinin degisim zamanini tespit etmeye yönelik bir sistem ve yöntem gelistirilmistir. Mevcut bulusta ise yukarida açiklanan tekniklerden farkli olarak teknigin bilinen durumunda var olan bir çözünmüs oksijen probundaki sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altligin (4) yüzeyinin %10-%90'inin floresansa sebep olmayacak bir boya ve kalan yüzey alanin lüminofor ile kaplanmasi ile çözünmüs oksijen ölçüm hassasiyetinin arttirilmasi ve altlik (4) yüzeyinin içbükey küresel ve/veya elipsoidal gibi farkli geometrikformlara getirilerek lüminofor malzeme ile kaplanmasi ile elde edilen sinyalin arttirilmasi yöntemi açiklanmaktadir. Bulusun Çözümünü Amacladigi Teknik Problem Çözünmüs oksijen parametresi; yüzey sulari (göller, nehirler, vb.), deniz ekosistemleri, atik sular, içme suyu ve balik çiftliklerinde takip edilen çok önemli bir parametredir. Çözünmüs oksijen sucul yasam için kritik öneme sahiptir ve eksikligi yüzey sularindaki kirliligin en önemli göstergelerinden biridir. Çözünmüs oksijen parametresinin gereken degerden düsük olmasi sucul ekosistemler, atik su aritma tesisleri ve balik çiftlikleri için sorunlara neden olmaktadir. Bu nedenle çözünmüs oksijen parametresinin düzenli veya sürekli olarak izlenmesi gerekmektedir. Teknigin bilinen durumunda var olan mevcut çözünmüs oksijen ölçüm cihazlari optik floresans sönme zamani yöntemini kullanmaktadir. Ölçüm cihazlari, cihaz içerisindeki kirmizi renkteki isik kaynagi ile olusturulan referans fazdan mavi renkteki isik kaynagi ile olusturulan ölçüm fazinin farklari alinarak çözünmüs oksijen miktarini tayin etmesi metodu ile çalismaktadirlar. Teknigin bilinen durumundaki mevcut yöntemlerde; çözünmüs oksijen probunun sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altlik (4) yüzeyinin tamamina kaplanan lüminofor malzeme katmanina, aydinlatma kaynagi olarak prob içerisindeki hem kirmizi isik hem de mavi isik uygulanmaktadir. Kullanilan aydinlatma kaynaklarindan elde edilen isik miktarlari yetersiz kalmakta, isik uygulanmis lüminofor malzeme kapli altlik (4) yüzeyindeki oksijene duyarli lüminofor malzemenin yogunlugu noktadan noktaya farkli olmakta, lüminofor malzeme, isik uygulanan altliga (4) homojen olarak serilememektedir. Oksijen sensörü içerisinde bulunan fotodedektörden elde edilen sinyalin homojen olmamasi ve lüminofor malzeme kapli altlik (4) yüzeyinin sadece küçük bir yüzeyine isik kaynagindan isik gelmesinden dolayi oksijen ölçüm dogruluk hatalari olusmakta ve fotodedektörden elde edilen sinyalin gürültü seviyesine yakin küçük genlikte olmasinin önüne geçilememektedir. Bu sebeplerden dolayi teknigin bilinen durumunda var olan çözünmüs oksijen ölçüm cihazlari, genlik siddeti ve dogruluk açisindan yetersiz kalmaktadir. Çözünmüs oksijen ölçüm cihazlarinda tekrarlanabilirlik ve çözünmüs oksijen ölçüm dogrulugunun tam olarak saglanamamasi, bir problem olarak karsimiza çikmaktadir. Mevcut bulus, çözünmüs oksijen ölçüm dogrulugunun saglanamamasi problemine çözüm saglamaktadir. Mevcut bulusta, bir silindirik çözünmüs oksijen probunun sensör kapaginin (3) ucunda bulunan lüminofor kaplanan altligin (4) yüzeyinin %10-%90'inin floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanarak ölçüm hassasiyetinin arttirilmasi ve içbükey küresel ve/veya elipsoidal geometrik forma sahip lüminofor malzeme yüzeyleri ile elde edilen sinyalin arttirilmasi yöntemi açiklanmaktadir. Sekillerin Açiklamasi Sekil 1. Silindirik yapidaki bir çözünmüs oksijen probunun sematik görüntüsü Sekil 2. Sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altligin (4) görünümü Sekil 3. Sensör kapaginin (3) ucunda bulunan altligin (4), içbükey küresel (5) ve elipsoidal (6) formdaki görünümü Sekil 4. Altligin (4) iki bölgesinin kaplama metodu Sekil 5. Altligin (4) üç bölgesinin kaplama metodu Sekillerdeki Referanslarin açiklamasi 1: Gövde 2: Altlik (4) üzerine kaplanmis lüminofor malzeme 3: Sensör kapagi 4: Altlik : Içbükey küresel altlik 6: Elipsoidal altlik 7: AItIigin (4) Iüminofor ile kaplanan alani 8: AItIigin (4) floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alani 9: AItIigin (4) Iüminofor ile m kat kaplanan alani : AItIigin (4) Iüminofor ile n kat kaplanan alani 11: AItIigin (4) floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alani Bulusun Açiklamasi Teknigin bilinen durumunda var olan bir silindirik çözünmüs oksijen probunun (Sekil 1) sensör kapaginin (3) ucunda bulunan daire seklindeki Iüminofor malzeme ile kaplanan yüzey, altlik (4) olarak bilinmektedir. Altliklar (4), pleksiglas, borosilikat cam, kuvars cam gibi malzemelerden üretilebilmektedir. Lüminofor, çözünmüs oksijen ölçümü sirasinda oksijen degerini belirleyen, oksijen problarindaki altlik (4) üzerine kaplanan bir malzemedir. AItIigin (4) Iüminofor malzeme ile kaplanmasi sprey kaplama yöntemi ile gerçeklestirilmektedir. Lüminofor malzeme, platin veya paladyum porfirin ile polimer (polistiren, PMMA, vb.) matrisinden olusmaktadir. Mevcut bulusta, altligin (4) en az bir Iüminofor ile kaplanan alani (7) ve en az bir floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alani (8) bulunmaktadir. AItIigin (4) floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alani (8), mavi isik kaynagi altinda olmayacak bir boya ile altigin (4) toplam yüzeyinin en az %10'u ve/veya en çok %90'i kaplanmaktadir. AItIigin (4) floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alanindan kalan yüzey alani yani Iüminofor ile kaplanan alani (7), Iüminofor malzeme ile kaplanmaktadir. Örnegin, altligin (4) yüzeyinin %40'i floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplandiginda %60'i da Iüminofor malzeme ile kaplanmaktadir. Kaplanan veya 1 mm'den küçük (<1mm) olacak sekilde olmalidir. Floresansa sebep olmayacak boya, floresans özelligi göstermeyen herhangi bir boya olabilmektedir. Bu sekilde, mevcut bulus kapsaminda Iüminofor malzeme ve floresansa sebep olmayan bir boya ile kaplanmis alanlari olan bir altliga sahip (Sekil 4) bir çözünmüs oksijen probu ile ölçüm yapilirken, prob içerisinde yer alan kirmizi renge sahip sinüzoidal isik kaynagi, floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alana (8) uygulanmaktadir. Prob içerisinde yer alan mavi renge sahip sinüzoidal isik kaynagi da, aItIigin (4) Iüminofor malzeme ile kaplanan alanina (7) uygulanmaktadir. Her iki alan (7 ve 8) arasindaki tek fark, aItIigin (4) Iüminofor bir malzeme ile kaplanip kaplanmamasidir. Bu da matematiksel olarak faz farkinin tek sebebinin Iüminofor malzeme ile etkilesime giren oksijen miktari olmasidir. Ölçüm sirasinda, kirmizi isik kaynaginin olusturmus oldugu referans faz degerini; optik yol ve elektronik devreden gelen ofset, zamanla ve çevre sartlari ile degisebilen "short time" ve "long time" sürelere sahip sistematik hatalar olusturmaktadir. Mavi isik kaynaginin olusturmus oldugu ölçüm faz degerini; optik yol ve elektronik devreden gelen ofset, zamanla ve çevre sartlari ile degisebilen sistematik hatalar ve Iüminofor ile etkilesime giren oksijen olusturmaktadir. Böylece,teorik olarak hata terimleri yok edilmektedir. Pratikte ise, mevcut bulustaki söz konusu çözüm yöntemi ile çözünmüs oksijen ölçümü üzerindeki dogruluk hata degerlerinin ihmal edilebilecek seviyeye Mevcut bulusun bir diger uygulamasinda; altlik (4) yüzeyi üç parça halinde kaplanabilmektedir. Bu parçalar m kat Iüminofor, n kat Iüminofor ve floresansa sebep olmayacak boya ile kaplanmaktadir. Altligin (4) üç parça halinde kaplanmasinda, farkli katlar (m, n ve floresansa sebep olmayacak boya) ile kaplanan her bir alanin toplam yüzey alanina orani %10-%80 arasindadir. Altligin (4) Iüminofor ile m kat kaplanan alani (9), 10-30 kat (m) Iüminofor malzeme ile kaplanmaktadir. Atligin (4) Iüminofor ile n kat kaplanan alani (10), Iüminofor malzeme ile 2-5 kat (n) kaplanmaktadir. Lüminofor malzeme ile farkli katlarda kaplanacak alan sayisi arttikça prob içerisindeki mavi isik kaynagi sayisi da dogru orantili olacak sekilde (1:1 oraninda) artmaktadir. Böylece, aItIigin (4) iki alani (9 ve 10) belli bir"m/n" oraninda Iüminofor malzeme yogunluguna sahip olacaktir (Sekil 5). Her iki yüzey (9 ve ) arasindaki tek fark Iüminofor malzemenin "m/n" oranindaki kaplama kalinlik farkidir. Altligin (4) floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan alani (11) ile kaplanmaktadir. Bulusun bu uygulamasinda da kaplanan Iüminofor malzeme ve floresansa sebep olmayacak boyanin kaplama kalinligi 1 mm veya 1 mm'den küçük (<1 mm) olacak sekilde olmalidir. Bulusun bu uygulamasinda aItIigin (4); i. Üçte bir alaninin ve/veya üçte bir alanindan daha az bir alaninin lüminofor ii. Diger üçte bir alaninin ve/veya üçte bir alanindan daha az bir alaninin lüminofor malzeme ile n (n = 2-5) kat (10) iii. Diger üçte bir alaninin ve/veya üçte bir alanindan daha az bir alaninin floresansa sebep olmayacak bir boya (11) ile kaplanmasi söz konusudur. Bulusun bu uygulamasinda, altik yüzey alani, lüminofor malzeme ile iki farkli kat (m ve n) seklinde kaplanmis oldugundan prob içerisindeki mavi isik kaynagi 2 adet, kirmizi isik kaynagi da 1 adet olmaktadir. Sekil 5'teki gibi 3 parça halinde, farkli kaplama katlari ve floresansa sebep olmayacak bir boya ile kaplanan bir altliga (4) sahip bir çözünmüs oksijen probu, numune ile temas ettirildiginde, prob içerisinde yer alan 2 adet mavi renge sahip sinüzoidal isik kaynaklarindan biri m kat lüminofor kaplanan alana (9) uygulanmaktadir, diger mavi renge sahip sinüzoidal isik kaynagi da n kat lüminofor kaplanan alana (10) uygulanmaktadir. Altligin (4) floresansa sebep olmayacak boya ile kaplanan alanina (11) kirmizi referans isik uygulanmaktadir. Kirmizi isik ile aydinlatilan alandan referans faz bilgisi elde edilmektedir. Sonuç olarak, m/n oraninda lüminofora sahip alanlara mavi isiklar uygulandiginda oksijen moleküllerinin lüminofor kaplama içerisindeki difüzyon hizi degismektedir. "m/n" orani ile farkli difüzyon oranlarinda ölçüm metodu, dinamik olarak hizli degisen ortamlardaki çözünmüs oksijen konsantrasyonu ölçümü için avantaj saglamaktadir. 1 saniyeden daha hizli oksijen degerini degistiren gaz ortamlarinda, m kat lüminofor kapli alan (9) veya n kat lüminofor kapli alandan (10) daha ince olan, lüminofor özellige sahip olmayan bir boya ile kaplanan alan (11), 1-10 saniye araliginda hizli tepki vererek dinamik degisimlerin algilanmasina olanak saglamaktadir. Daha kalin tabakada ise faz degisimi 40-90 saniyede gerçeklesmesine ragmen daha dogru ve daha kararli sonuçlarin alinmasini saglamaktadir. Kirmizi isik kaynaginin olusturmus oldugu referans faz degerini; optik yol ve elektronik devreden gelen ofset, zamanla ve çevre sartlari ile degisebilen sistematik hatalar olusturmaktadir. Mavi isik kaynaklarinin olusturmus oldugu ölçüm faz degerlerini; optik yol ve elektronik devreden gelen ofset, zamanla ve çevre sartlari ile degisebilen sistematik hatalar ve lüminofor ile etkilesime giren oksijen olusturmaktadir. Mevcut bulusun bu uygulamasinda, farkli oranlardaki oksijen ölçümü m kat Iüminofor kapli olan alanla (n'ye göre daha kalin) statik oksijen degisimlerinde kararli sonuç verirken; m kat kapli alana göre daha ince olan n kat kapli alanla dinamik oksijen degisimlerinde hizli ve dogru sonuç vermektedir. Bulusun bu uygulamasi ile daha ince kaplanan (n kat) Iüminofor malzeme kullanilarak; akis içinde yer alan, homojen olmayan oksijen ortamlarinin dinamik ve hizli bir sekilde ölçülmesi mümkün oldugu gibi, digerine göre daha kalin kaplanan (m kat) Iüminofor malzeme ile yüksek oksijen seviyelerinin dogru ölçülebilmesi mümkün olmaktadir. Bulusun bu uygulamasindaki üç parça halinde kaplanma yöntemi Sekil 5'te gösterilmistir. Mevcut bulusun baska bir uygulamasinda, altligin (4) geometrik sekli degistirilerek içbükey küresel (5) ve/veya elipsoidal (6) forma sahip altliklar olusturulmustur. Mevcut bulusun bu uygulamasinda, çözünmüs oksijen probu içerisindeki kirmizi ve mavi isik kaynaklarindan gelen isiklar, teknigin bilinen durumunda var olan sensör kapaginin (3) ucunda yer alan altlik (4) yerine, mevcut bulusa özgü içbükey küresel (5) ve/veya elipsoidal (6) geometrik forma sahip altliklara uygulanmaktadir. Böylelikle isik demetleri daha genis bir alana uygulandigindan dolayi elde edilen isigin genlik degeri artmaktadir. Bunun yaninda, çözünmüs oksijen probu içerisinde bulunan fotodiyot da küresel veya elipsoid optik sistemin odak noktasina yerlestirilmektedir. Böylelikle elde edilen isigin tamami fotodiyot dedektörde toplanmakta ve fotodiyotta elde edilen isik miktari artmaktadir. Bu çözümün getirdigi ilave fayda olarak; LED isik kaynaklarinin daha düsük akimlarda sürülebilme imkani oldugu için bu kaynaklarin kullanim ömürleri artmaktadir. lsik kaynaklari, isinmamakta ve sicaklik problemi olusturmamaktadir. Farkli kaplama altliklarina ait görseller Sekil 3'te gösterilmistir. Sekil 2'de yer alan altlik (4) teknigin bilinen durumunda var olan altligi, içbükey küresel altlik (5) ve/veya elipsoidal altlik (6) ise mevcut bulusun bu uygulamasindaki altliklari ifade etmektedir. Mevcut bulusun bu uygulamasinda; sensör kapaginin (3) ucunda bulunan bulunan altligin (4) fiziksel olarak seklinin degistirilerek içbükey küresel altlik (5) ve/veya elipsoidal altlik (6) olusturulmasi söz konusudur. Sekil 4 ve Sekil 5'te gösterilen altlik (4) üzerine uygulanan kaplama yöntemleri, mevcut bulusa özgü içbükey küresel (5) ve/veya elipsoidal (6) geometrik forma sahip altliklar üzerinde de ayni sekil ve oranlarda uygulanabilmektedir. Bulusun Sanayiye Uygulanma Biçimi Biyolojik atik su aritma uygulamalarinda bulunan aktif çamur tanklarinda; çözünmüs oksijen konsantrasyonu en önemli parametrelerden biri olup sürekli olarak ölçülmesi gereklidir. Atik su aritma tesislerinde, enerji giderlerinin yaklasik olarak %50'si, aktif çamurun havalandirma isleminde kullanilmaktadir. Biyolojik atik su aritma islemleri için kontrol ve regülasyon stratejileri ile birlikte enerji ihtiyacinin azaltilmasi amaciyla genellikle oksijen transferi havalandirma tankinda optimize edilir. Genel otomasyon tasariminda oksijen ölçümü tam ve hassas olmalidir. Bundan dolayi, aktif çamurdaki oksijen konsantrasyonunun sürekli ölçülmesi ekonomik olarak da zaruridir. Balik çiftliklerinde baliklarin yasamasi için gerekli olan optimum çözünmüs oksijen miktari 5-6 mg/L'dir ve balik kayiplari yasanmamasi için oksijenin düzenli olarak saglanmasi gerekmektedir. Bu sebeple çözünmüs oksijen konsantrasyonunun sürekli olarak ölçülmesi ve gerekli durumlarda müdahele edilmesi gerekmektedir. Lüminesan çözünmüs oksijen problari bu çiftliklerde de kullanilarak balik üretiminin saglikli bir sekilde devam ettirilmesine olanak saglamaktadir. Mevcut bulustaki yöntem, bu alanlarda yapilan çözünmüs oksijen ölçümlerindeki ölçüm kalitesini artirmaktadir. TR TR