石英晶體微天平的結構與應用介紹
點擊次數：2758 更新時間：2020-05-27
石英晶體微天平是一種非常靈敏的質量檢測儀器，其測量精度可達納克級，比靈敏度在微克級的天平高100倍，理論上可以測到的質量變化相當于單分子層或原子層的幾分之一。利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質量變化轉化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化，進而通過計算機等其他輔助設備獲得高精度的數據。
石英晶體微天平的結構：
QCM主要由石英諧振器（探頭）、振蕩器、信號檢測和數據處理等部分組成。其中石英諧振器是傳感器的接受器和轉換器，由AT切石英晶體片經真空沉積或蒸鍍等方式在晶片上下表面修飾兩個平行的金屬電極構成的一種諧振式傳感器。
由于石英晶體微天平稱量靈敏度是一條鐘罩形的曲線，這給準確地進行稱量帶來了困難。所以，樣品必須均勻地涂布在電極表面，才能獲得重復性、再現性好的測量結果。要得到均勻涂布的樣品，制樣方法以真空鍍膜更好，其次是噴霧和電鍍。其它方法都難以達到均勻的目的。
為提高選擇接受功能，常在電極表面修飾具有特異選擇識別功能的模材料。應用時根據具體研究體系設計結構和組合方式。
能否有效的驅動石英諧振器在諧振頻率下振蕩，獲得穩定的頻率信號，關鍵在振蕩器的性能。
能夠測量微小質量的變化，其廣泛應用在生物醫學、蛋白質、氣體等的吸附檢測。本電路設計以單片機為核心，利用石英晶振片的特性，振蕩器的起振、穩定振蕩原理，以及自動增益控制等方法，構造穩定的振蕩電路，實現對石英晶片頻率變化的直接測量，進而推斷出相應的質量變化。使用LCD顯示模塊，實時顯示頻率、質量等的測量值，并擴展RS232接口，實現與上位機之間的通信。
