阻抗型石英晶体微天平的基本原理和构造应用
点击次数：969 更新时间：2019-06-16
阻抗型石英晶体微天平是一种利用石英晶片压电效应间接测试表面重量变化的电化学测试技术。当其与电化学工作站联用之后可以用作石英晶体微天平，测试在电化学反应过程中除电流电压之外电极界面重量的变化，是电化学实验中非常重要的定量表征。
阻抗型石英晶体微天平基本的原理是利用了石英晶体的压电效应：
石英晶体内部每个晶格在不受外力作用时呈正六边形，若在晶片的两侧施加机械压力，会使晶格的电荷中心发生偏移而极化，则在晶片相应的方向上将产生电场；
反之，若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，这种现象称为压。
阻抗型石英晶体微天平主要由石英晶体传感器、信号收集、信号检测和数据处理等部分组成。石英晶体传感器则是其核心的构件，其基本构造是：
从一块石英晶体上沿着与石英晶体主光轴成35°15'切割得到石英晶体振荡片。
在它的两个对应面上涂敷金层作为电极，石英晶体夹在两片电极中间形成三明治结构。根据需要，还可以在金属电极上有选择地镀膜来进一步拓宽其应用。
例如，在电极表面加一层具有选择性的吸附膜，可用来探测气体的化学成分或监测化学反应的进行情况；不同金属及金属氧/氮化物镀膜，以及合金镀层可用来进行金属腐蚀性能和人工关节的排异反应研究。而表面修饰生物材料如多肽，生物素等可以让QCM作为基因传感器在生物领域的有着广阔应用。
