一,、
石英晶體微天平的基本原理:
石英晶體微天平zui基本的原理是利用了石英晶體的壓電效應(yīng):石英晶體內(nèi)部每個晶格在不受外力作用時呈正六邊形,,若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力,會使晶格的電荷中心發(fā)生偏移而極化,,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場;反之,,若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產(chǎn)生機械變形,,這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng),。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產(chǎn)生機械振動,,同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場,。在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時,,振幅明顯加大,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。它其實與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似:當(dāng)晶體不振動時,,可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C,,一般約幾個PF到幾十PF;當(dāng)晶體振蕩時,機械振動的慣性可用電感L來等效,,一般L的值為幾十mH到幾百mH,。由此就構(gòu)成了石英晶體微天平的振蕩器,電路的振蕩頻率等于石英晶體振蕩片的諧振頻率,,再通過主機將測的得諧振頻率轉(zhuǎn)化為電信號輸出,。由于晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀,、尺寸有關(guān),,而且可以做得,因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度,。
二,、石英晶體微天平的主要構(gòu)造:
QCM主要由石英晶體傳感器、信號檢測和數(shù)據(jù)處理等部分組成,。石英晶體傳感器的基本構(gòu)成大致是:從一塊石英晶體上沿著與石英晶體主光軸成35015'切割(AT—CUT)得到石英晶體振蕩片,,在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極,石英晶體夾在兩片電極中間形成三明治結(jié)構(gòu),。在每個電極上各焊一根引線接到管腳上,,再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器,其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝,,也有用玻璃殼,、陶瓷或塑料封裝的。石英晶體微天平的其他組成結(jié)構(gòu)在不同型號和規(guī)格的儀器中也不盡相同,,可根據(jù)測量需要選用或聯(lián)用,。一般附屬結(jié)構(gòu)還包括振蕩線路、頻率計數(shù)器,、計算機系統(tǒng)等;電化學(xué)石英晶體微天平在此基礎(chǔ)上還包括恒電位儀,、電化學(xué)池、輔助電極,、參比電極等,。
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