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石英晶體微天平基本工作原理
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(jī)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(jī)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(jī)械振動，同時晶片的機(jī)械振動又會產(chǎn)生交變電場,。在一般情況下,，晶片機(jī)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(shí)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(jī)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(jī)將測得的諧振頻率轉(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,。
1959 年 Sauerbrey 在假定外加持量均勻剛性地附著于QCM 的金電極表面的條件下,，得出了QCM 的諧振頻率變化與外加質(zhì)量成正比的結(jié)論。對于剛性沉積物,，晶體振蕩頻率變化△F 正比于工作電極上沉積物的質(zhì)量改變△M。通過這一關(guān)系式可得到QCM電極表面的質(zhì)量變化,。
石英晶體微天平應(yīng)用及展望
QCM system
QCM（Quartz Crystal Microbalance）作為微質(zhì)量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,、成本低、振動Q值大,、靈敏度高,、測量精度可以達(dá)到納克量級的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化學(xué),、物理,、生物、醫(yī)學(xué)和表面科學(xué)等領(lǐng)域中,，用以進(jìn)行氣體,、液體的成分分析以及微質(zhì)量的測量、薄膜厚度的檢測等,。根據(jù)需要,，還可以在金屬電極上有選擇地鍍膜，進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用,。例如,，若在電極表面加一層具有選擇性的吸附膜，可用來探測氣體的化學(xué)成分或監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況,。隨著生物科學(xué)的蓬勃發(fā)展,，QCM作為基因傳感器在生物領(lǐng)域的應(yīng)用有著廣闊前景。
QCM具有在線跟蹤檢測微觀過程的變化,，獲取豐富的在線信息的優(yōu)點(diǎn),，是其他方法*的。這項(xiàng)技術(shù)以其簡便,、快捷,、靈敏度高、在線跟蹤等優(yōu)勢，必將與其他技術(shù)結(jié)合成為微觀過程與作用機(jī)理研究,，微量,、痕量物質(zhì)的檢測等方面十分有效的手段，獲得廣泛應(yīng)用,，并從簡單的濃度測定深入到動力學(xué)過程機(jī)理的研究,。今后的發(fā)展方向集中在以下幾個方面:
1．對粘彈性層的理論處理
2．采用其他表面技術(shù)，如表面紅外光譜,，對晶體表面的界面特性進(jìn)行深入研究,。
3．微量物質(zhì)的檢測與作用的研究。如以生物組織作為分子識別元件,，研究諸如微量元素作用等,。
1959 年 Sauerbrey 在假定外加持量均勻剛性地附著于QCM 的金電極表面的條件下,，得出了QCM 的諧振頻率變化與外加質(zhì)量成正比的結(jié)論。對于剛性沉積物,，晶體振蕩頻率變化△F 正比于工作電極上沉積物的質(zhì)量改變△M。通過這一關(guān)系式可得到QCM電極表面的質(zhì)量變化,。
石英晶體微天平應(yīng)用及展望
QCM system
QCM（Quartz Crystal Microbalance）作為微質(zhì)量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,、成本低、振動Q值大,、靈敏度高,、測量精度可以達(dá)到納克量級的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化學(xué),、物理,、生物、醫(yī)學(xué)和表面科學(xué)等領(lǐng)域中,，用以進(jìn)行氣體,、液體的成分分析以及微質(zhì)量的測量、薄膜厚度的檢測等,。根據(jù)需要,，還可以在金屬電極上有選擇地鍍膜，進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用,。例如,，若在電極表面加一層具有選擇性的吸附膜，可用來探測氣體的化學(xué)成分或監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況,。隨著生物科學(xué)的蓬勃發(fā)展,，QCM作為基因傳感器在生物領(lǐng)域的應(yīng)用有著廣闊前景。
QCM具有在線跟蹤檢測微觀過程的變化,，獲取豐富的在線信息的優(yōu)點(diǎn),，是其他方法*的。這項(xiàng)技術(shù)以其簡便,、快捷,、靈敏度高、在線跟蹤等優(yōu)勢，必將與其他技術(shù)結(jié)合成為微觀過程與作用機(jī)理研究,，微量,、痕量物質(zhì)的檢測等方面十分有效的手段，獲得廣泛應(yīng)用,，并從簡單的濃度測定深入到動力學(xué)過程機(jī)理的研究,。今后的發(fā)展方向集中在以下幾個方面:
1．對粘彈性層的理論處理
2．采用其他表面技術(shù)，如表面紅外光譜,，對晶體表面的界面特性進(jìn)行深入研究,。
3．微量物質(zhì)的檢測與作用的研究。如以生物組織作為分子識別元件,，研究諸如微量元素作用等,。