Mikro ElektroMekanik Sistemler (MEMS) ve Uygulamaları

Mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) birçok uygulama için önemli bir teknolojidir ve çeşitli alanlardaki işlevler için uzun yıllardır kullanılmaktadır. Bu eski bir teknoloji olsa da, üretim teknolojisindeki ilerlemeler sayesinde, giderek özellikler daha güçlü, cihazlarsa daha küçük hale gelmekte ve daha fazla malzeme ile MEMS üretilebilmektedir. Birçok farklı malzemeyle daha fazla özellik, yapı ve cihazın üretilebiliyor olması MEMS için geniş bir uygulama sahası imkanı doğurmuştur.

Güzel ve faydalı bir video linki veriyorum:    (TIKLAYINIZ) 

 MEMS nedir?

MEMS, işlevsel bileşenler oluşturmak için hem mekanik hem de elektrikli bileşenleri bir araya getiren küçük entegre sistemlerdir. MEMS'in çeşitli unsurlarını üretmek ve tüm ayrı bileşenler için kullanılan malzemelerin bileşimini yapılandırmak ve değiştirmek için birçok farklı süreç vardır. Bunlar, elektronik bileşenlerin üretimi için entegre devrelerin kullanımından mekanik bileşenlerin üretimi için çeşitli gelişmiş mikro işleme, litografi ve biriktirme yöntemlerine kadar uzanmaktadır.

 MEMS cihazları birçok bileşenden oluşur ve nispeten karmaşık olabilir. Çeşitli bileşenler silikon, çeşitli metaller, seramikler ve polimerik malzemeler gibi birçok malzemeden yapılabilir. Bir MEMS cihazının bileşenleri mikrometre aralığında üretilir, ancak çok sayıda bileşen içerse bile cihazın tamamı buna rağmen birkaç milimetre boyutunda olabilir.

Yüzeysel Mikroimalatlı MEMS Rezonatör ( Firma: MNX )

 MEMS'in önemli uygulamaları

MEMS cihazları, bir silikon çip üzerinde birçok farklı mekanik mikro yapı, mikro sensör, mikro aktüatör ve mikroelektronik içermektedir. MEMS'teki çok sayıda bileşen nedeniyle, onunla oluşturulan tüm bileşenler mikro düzeyde algılama, kontrol ve harekete geçirme işlevlerine yönelik olarak tasarlanabilirken makro düzeyde işlevler ve avantajlar da sunarlar. Örneğin, MEMS kullanılarak optik, radyasyon, termal, manyetik, kimyasal ve mekanik aktüatörler de dahil olmak üzere birçok farklı aktüatör geliştirilmiştir. MEMS cihazlarının bu geniş yelpazesi ve kullanılabilecek bileşen ve malzeme sayısı göz önüne alındığında, MEMS için özellikle endüstriyel, otomotiv, fotonik, yaşam bilimleri ve RF sektörlerinde birçok önemli uygulamasının bulunduğu görülecektir.

 Algılama uygulamaları alanından bahsedilecek olursa MEMS, basınç sensörleri, ivmeölçerler, radyasyon sensörleri, termal sensörler, manyetik sensörler, akış sensörleri, gaz sensörleri, kimyasal sensörler ve biyolojik sensörlerde kullanılmaktadır. Bazı endüstrilerde, basınç sensörleri yüksek sıcaklıklara sahip endüstriyel ortamlarda ve tıbbi uygulamalarda kullanılır. Bazı otomotiv uygulamalarında, hava yastığı açılma sensörü görevi gören ivmeölçer ve karbon monoksit konsantrasyonunu ölçmek için gaz sensörü olarak kullanılır

 Endüstriyel sektörde MEMS, sıvı nozulları, menteşe mekanizmaları, termal inkjet yazıcı kafaları, mikromekanik valfler, mikropompalar ve veri depolama cihazlarındaki mikrokonumvericiler olarak belirli uygulamalar için kullanılmaktadır. MEMS ayrıca ekranlar, kızılötesi görüntüleme uygulamaları, projeksiyon ekranları, fiber optik iletişim cihazları, ayarlanabilir lazerler, optik anahtarlar, fotonik anahtarlar ve dalga boyu bağlama uygulamaları gibi optik ve fotonik uygulamalarda da yaygın olarak kullanılmaktadır.

 Çeşitli tıbbi ve yaşam bilimleri uygulamalarında MEMS kullanılmaktadır. MEMS, karıştırma ve pompalama bileşenlerinin bir parçası olarak mikroakışkan cihazlarda, hücre kültürlerini ve DNA'yı (ve bunların hibridizasyonunu) analiz edebilen mikroelektrot dizilerinde ve çip üzerinde PCR ve çip üzerinde elektroforez cihazlarında kullanılmaktadır.

 MEMS'in sıklıkla kullanıldığı bir diğer özel alan ise RF uygulamalarıdır. MEMS bileşenleri mikromekanik kapasitörler ve indüktörler, mikroelektromekanik rezonatörler, mikroelektrostatik rezonatörler, kiriş rezonatörler, bağlanmış rezonatör-bant geçiren filtreler, mikroelektromekanik anahtarlar, membran şönt anahtarlar ve konsol (cantilever) anahtarlarda kullanılmaktadır.

Mikroelektrostatik (Comb-Drive) MEMS Rezonatör

MEMS uygulamalarının yelpazesi burada sunulabileceklerin ve hatta MEMS'in gerçek tanımının çok ötesine geçmektedir. MEMS'i diğer karmaşık sistemlerden ayıran tanımlanmış özellikler olsa da, mikrometre boyutundaki cihazları kullanan diğer entegrasyon teknolojileri ve bunların kullanıldığı alanlarla da bazı örtüşmeler vardır. Bu nedenle, MEMS ve diğer benzer entegrasyon sistemleri genellikle mikrosistem teknolojileri (MST) terimi altında özetlenmektedir. Bunun bir örneği MEMS'e benzeyen mikro-opto-elektromekanik sistemlerdir (MOEMS). Bununla birlikte, mekanik ve elektronik bileşenlere ek olarak MOEMS, belirli işlevleri yerine getiren ve bileşene farklı makro özellikler ve işlevsel kapsamlar kazandıran minyatürleştirilmiş optik donanım ve özellikler de kullanır.

 Sonuç

MEMS, birçok farklı elektronik ve mekanik bileşen içeren ve bu bileşenlere dayalı farklı işlevlere sahip karmaşık ve çok yönlü sistemlerdir. MEMS için kullanılabilecek çok çeşitli malzeme ve bileşenler nedeniyle, endüstriyel üretim, otomotiv, yaşam bilimleri, RF, optik ve fotonik dahil olmak üzere birçok farklı sektörde çok sayıda uygulama için tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Üretim yöntemlerindeki ilerlemelerin her zamankinden daha büyük işlevselliğe sahip daha küçük boyutlara yol açmasıyla, uzun yıllardır mevcut olan MEMS uygulamalarının kapsamının büyümeye devam etmesi muhtemeldir.

MacAdam Elipsi

 Bilhassa Led lambaların üretim kalitesinden bahsedilecek olduğunda karşımıza çıkan MacAdam Elipsi aydınlatma tekniğinin önemli bir kavramı olarak karşımıza çıkıyor.

Konuya ilgi duyanlar için ingiliz dilinde 2 video veriyorum: 

MacAdam Ellipses Video in Youtube

Bridgelux Dedication To The Quality of Light

Şimdi  gelelim yazımıza. Wikipedia sitesinde bulunan bilgileri türkçeye kazandırdık ve anlatılanlar kısaca şöyle: 

David L.(ewis) MacAdam'a göre MacAdam elipsi, CIExy (renksellik) diyagramında,referans renk tonu etrafında yer alan ve sınırları içerisinde mukayese renklerinin eşit uzaklıkta algılandığı sahadır. 

MacAdams Elipsi

Problem

MacAdam, 1931 yılında renk uzayını karakterize etmek için ortaya konan CIExy diyagramı ile renk tonları arasında beliren renk kontrastlarının algılanması arasındaki uyumsuzluk üzerinde uzun ve sıkı bir şekilde çalıştı. Kendisi bir süre sonra CIExy diyagramındaki mesafelerin algılanan mesafelere karşılık gelmediğini keşfetti: 

Diyagramdaki herhangi bir referans renk tonuna eşit uzaklıkta olan renk tonları, normal görüşlü, renk körü olmayan denekler tarafından farklı renk kontrastı seviyelerine sahip olarak algılanmaktadır.

Bu nedenle eşit şiddetli renk kontrastları, daha önce varsayıldığı gibi CIE tabanındaki referans renk tonunun etrafındaki bir dairenin dış çizgisi üzerinde değil, tam olarak bir MacAdam elipsinin dış çizgisi üzerinde yer alır. Üç boyutlu CIE renk uzayı için koşullar daha da karmaşıktır ve bu halde elipsoitlerle hesaplama gerçekleştirilir.

Çözüm

Bu sorun, CIE-xy renk uzayının uygun şekilde işlemsel olarak dönüştürülmesiyle çözülebilir. Henüz CIE sisteminin geliştirilmesinin başlangıcındayken bu renkölçüm (colorimetry) sorununu çözmek için çeşitli girişimlerde bulunulmuştur. Yıllar içinde CIE, renk algısına daha iyi karşılık veren çeşitli renk uzayları ve renk çizelgeleri geliştirmiştir. Bunlar arasında
CIE 1960 UCS (1960)
CIE L*u*v* (CIELUV) (1976) ve
CIE L*a*b* (CIELAB) (1976). sayılabilir.

CIELUV ayrıca bir "yan ürün" olarak, CIE 1960 UCS renk tablosundan daha iyi bir eşuzaklığıyla, standart renk tablosuna karşılık gelen bir gösterime sahiptir.

CIE tavsiyelerinin aksine, CIExy renksellik diyagramı literatürde hala en sık kullanılan diyagramdır. MacAdam tarafından kabul edilen renk uyartısının algılanmasındaki renkselliğe bağlı hassasiyet, renk uzaylarında henüz tam olarak ortadan kaldırılamamıştır ve örneğin DIN99 renk uzayı aracılığıyla sürekli olarak değişikliklere ve iyileştirmelere uğramaktadır. Gelişen bilgisayar gücü sayesinde, 1931'dekinden daha yüksek hesaplama gücüne sahip formüller artık mümkündür, çünkü o zamanlar hesaplamalar sadece sürgülü cetvellerle veya elle yapılabiliyordu.

XYZ değerleri spektral dağılımdan türetilir ve CIE tarafından önerilen renk uzaylarının değerleri yalnızca bunlara ek olarak daha fazla dönüşüm gerçekleştirilmesiyle elde edilir. Y değerliği ve tetiklenen uyartı arasındaki logaritmik ilişkiye göre, XYZ renk uzayı, küp kök kullanılarak logaritmasal bir yaklaşımla Luv ve Lab renk uzaylarına dönüştürülür.