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石英晶体微天平的检测技术分析

发布时间:2021-06-21浏览:115次
   石英晶体微天平是一种基于石英晶体的压电效应对其电极表面质量变化进行测量的仪器。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。
  石英晶体微天平其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。
  基于耗散因子检测技术的界面跟踪探测系统进行分子与界面相互作用的研究,工作时,先将芯片放置于流动池中,将流动池固定于样品平台上,样品平台与电子单元和电脑主机连接,样品通过蠕动泵流经流动池中的芯片上方;通过软件设置,电子单元对芯片两面施加一个电压随后断开,芯片发生振动、产生电信号并传输回电子单元,振动的频率和振幅记录在软件系统里;当样品流经芯片上方,有物质吸附在芯片上或者将芯片上的物质冲走时,都会改变芯片的振动状态并被记录下来;芯片振动状态与芯片上方物质的改变量,包括质量,厚度,密度和柔软程度有关,所以软件通过数学分析的方法可以获取芯片上方物质的这些变量。测定吸附层质量,并同步提供粘弹性等结构信息。石英晶体微天平可测定多种不同类型表面的分子相互作用和分子吸附行为,同时可检测分子的结构变化以及吸附与解析的动态过程。
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