石英晶體微天平主要是利用了石英晶體的壓電效應(yīng),,所以石英晶體在該天平中占有重要地位,。
石英晶體內(nèi)部的每個(gè)晶格在不受外力作用時(shí)呈正六邊形,,若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,,會(huì)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(chǎng),;反之,若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng),晶片就會(huì)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(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),,同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),。在一般情況下,晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)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(shí),,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(dòng)時(shí),,可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容,,一般約幾個(gè)PF到幾十PF。
當(dāng)晶體振蕩時(shí),,機(jī)械振動(dòng)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(cè)的得諧振頻率轉(zhuǎn)化為電信號(hào)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,。
簡(jiǎn)便性:生物分子無需標(biāo)記,操作簡(jiǎn)單,,成本低,,電極芯片可以重復(fù)使用,表面可以鍍上一個(gè)同質(zhì)層,,包括金屬,,聚合物,化學(xué)改性材料等,。
實(shí)時(shí)性:能夠?qū)ι锎蠓肿拥姆磻?yīng)動(dòng)力過程進(jìn)行監(jiān)測(cè),,每秒可以收集數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行直觀的觀測(cè),除了分子吸附,,還可以提供結(jié)構(gòu)信息,。
性:一般完成一個(gè)基本的測(cè)試用時(shí)在15分鐘以內(nèi)。