高頻小型石英晶體微天平的研究.pdf

1、石英晶體微天平(QCM)是一種新型的高靈敏度質(zhì)量傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低和測(cè)量精度高達(dá)納克級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，在生物、化學(xué)分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文提出一種基于流動(dòng)注射技術(shù)的高頻小型便攜式QCM系統(tǒng)，由液體注射泵、進(jìn)樣閥、流通池（含QCM芯片在內(nèi)）和檢測(cè)振蕩電路組成。QCM的質(zhì)量-頻率靈敏度與其基本頻率的平方成正比，增大基頻可以提高靈敏度;其基頻與厚度成反比，所以提高基頻必須減小石英晶片的厚度。而厚度的減小會(huì)降低晶片的機(jī)械強(qiáng)度，在夾

2、持及表面修飾處理中容易造成芯片破碎。為克服這一障礙，設(shè)計(jì)了一種“反臺(tái)階”式QCM結(jié)構(gòu):芯片的外圍保持晶片原來(lái)的厚度以維持必要的機(jī)械強(qiáng)度，中心區(qū)域減薄以實(shí)現(xiàn)高頻諧振。采用廉價(jià)的濕法石英腐蝕微加工工藝完成芯片的制作，并利用阻抗分析儀對(duì)制作的芯片進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果證明，對(duì)于40-50MHz的高頻芯片，空氣中的Q值高達(dá)兩萬(wàn)以上，純水中約為一千。流動(dòng)注射技術(shù)作為一種新興的分析技術(shù)，具有實(shí)時(shí)、快速和節(jié)省樣品量等優(yōu)點(diǎn)。提出并設(shè)計(jì)了基于彈簧針接觸電