石英晶体微天平的结构与应用介绍
点击次数：1992 更新时间：2020-05-27
石英晶体微天平是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的天平高100倍，理论上可以测到的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一。利用了石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，进而通过计算机等其他辅助设备获得高精度的数据。
石英晶体微天平的结构：
QCM主要由石英谐振器（探头）、振荡器、信号检测和数据处理等部分组成。其中石英谐振器是传感器的接受器和转换器，由AT切石英晶体片经真空沉积或蒸镀等方式在晶片上下表面修饰两个平行的金属电极构成的一种谐振式传感器。
由于石英晶体微天平称量灵敏度是一条钟罩形的曲线，这给准确地进行称量带来了困难。所以，样品必须均匀地涂布在电极表面，才能获得重复性、再现性好的测量结果。要得到均匀涂布的样品，制样方法以真空镀膜更好，其次是喷雾和电镀。其它方法都难以达到均匀的目的。
为提高选择接受功能，常在电极表面修饰具有特异选择识别功能的模材料。应用时根据具体研究体系设计结构和组合方式。
能否有效的驱动石英谐振器在谐振频率下振荡，获得稳定的频率信号，关键在振荡器的性能。
能够测量微小质量的变化，其广泛应用在生物医学、蛋白质、气体等的吸附检测。本电路设计以单片机为核心，利用石英晶振片的特性，振荡器的起振、稳定振荡原理，以及自动增益控制等方法，构造稳定的振荡电路，实现对石英晶片频率变化的直接测量，进而推断出相应的质量变化。使用LCD显示模块，实时显示频率、质量等的测量值，并扩展RS232接口，实现与上位机之间的通信。
