PARTICLE SENSING USING OPTICAL NEURAL NETWORKS

Abstract

Microplastics are tiny plastic particles that are less than 5mm in length. They are often found in oceans, rivers, lakes, and even the atmosphere, as a result of plastic pollution. The problem with microplastics is that they can have negative impacts on the environment and the organisms living in it. Furthermore, microplastics can also release toxic chemicals into the environment, which can harm aquatic life and even humans. The accumulation of microplastics can also have detrimental effects on the food chain, as smaller organisms are consumed by larger organisms. To address the problem of microplastics, researchers have developed different detection methods. One common method is the use of spectroscopic techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. These techniques can identify the chemical composition of microplastics, which can help determine their sources and potential impacts. Another method is the use of microscopy, which allows for the visualization and counting of microplastics in samples. In this study, we aimed a cost-effective, portable, and simple device to detect and classify microplastics in terms of their size and refractive index. In addition, concentrations can be determined using calibration curves defined for the experimental setup. The main contribution to the literature is identification of two same-sized sphereshaped microplastics which are made up form two different material. So, in addition to size or shape classification, it will be possible to determine material types with this setup using optical scattering patterns which are dependent of refractive index

Mikroplastikler, 5mm'den daha kısa olan küçük plastik parçacıklarıdır. Okyanuslar, nehirler, göller ve hatta atmosferde plastik kirliliği sonucu bulunurlar. Mikroplastiklerin problemi, çevre ve içinde yaşayan organizmalar üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilecekleridir. Ayrıca, mikroplastikler, toksik kimyasalların çevreye salınmasına da neden olabilir, bu da sucul yaşamı hatta insanları bile zararlı etkileyebilir. Mikroplastik birikimi, daha küçük organizmaların daha büyük organizmalar tarafından tüketilmesiyle besin zincirinde zararlı etkilere neden olabilir. Mikroplastiklerin probleminin çözümü için, araştırmacılar farklı tespit yöntemleri geliştirmişlerdir. Yaygın bir yöntem, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve Raman spektroskopisi gibi spektroskopik tekniklerin kullanımıdır. Bir diğer yöntem, mikroskopi kullanımıdır, bu, örnekteki mikroplastiklerin görselleştirilmesine ve sayılmasına olanak tanır. Ayrıca, bazı araştırmacılar, midyeler ve solucanlar gibi organizmaları kullanarak çevredeki mikroplastik varlığını tespit etmek için biyolojik yöntemler geliştirmişlerdir. Bu çalışmada, mikroplastikleri boyutlarına ve kırılma indislerine göre tespit etmek ve sınıflandırmak için maliyet etkin, taşınabilir ve basit bir cihaz geliştirmeyi amaçladık. Ayrıca, deney kurulumu için tanımlanan kalibrasyon eğrileri kullanılarak konsantrasyonlar belirlenebilir. Literatüre katkımız, iki farklı malzemeden oluşan aynı boyutta küre şeklindeki mikroplastiklerin tanımlanmasıdır. Böylece, boyut veya şekil sınıflandırmasına ek olarak, bu kurulum kullanılarak kırılma indisi bağımlı optik saçılma desenleri kullanılarak malzeme tiplerinin belirlenmesi mümkün olacaktır.