2024年3月15日发(作者：)
石英微天平分析仪(QCM)介绍
目录
一、 什么是石英微天平(QCM)?
二、 QCM的应用
三、 KSV QCM500的工作原理
四、 KSV-QCM500的特点及技术参数
五、 实例
一、什么是石英微天平(QCM)?
Pierre和Marie Curie在1880年指出在晶体的某个方向施加压力后，四水合酒石酸
钾钠晶体会产生电压。后来他们还指出存在相反的效应，也即施加电压会产生应变。正是
通过这些观察结果从而导致了压电效应的发现。起初压电效应无人问津，直到1917年发
现石英可用作传感器和水中超声波接收机后，才开始对压电效应进行了许多详尽研究。到
1919年开始出现了一些今天日常生活中所用的设备，例如扩音器、麦克风和拾音器，它们
都是基于四水合酒石酸钾钠压效应的原理。到1921年出现了第一台石英晶控振荡器，它
基于X切割晶体。它的缺点是对温度很敏感。因此，现在X切割晶体被用于那些即便很大
的温度系数它的影响也极其微弱的领域，如空间声纳仪中的变频器。
1934年在引入了AT切割晶体后，在所有的频率控制应用中，石英晶体成为主流趋势。
AT切割晶体的优点是在室温下，它对温度几乎没有频率漂移。自很早石英谐振器开始用作
频率控制元件以后，在电极上划铅笔标记来增加谐振器的频率或者用橡皮擦去一些电极材
料来减少频率已是普遍做法。这种对质量导致频率移动的理解仅仅建立在定性基础上的。
然而在1959年，Sauerbrey发表论文指出石英谐振器频率的移动与增加的质量成正比例。
他此发现通常被看作是一个突破，迈出了利用一种新的定量方法来测量微量物质的第一步，
例如石英微天平。
因此，人们把QCM描述成一个超灵敏的质量传感器，它的核心部件是夹在一对电极
中的AT切割石英晶体。在电极与振荡器连接并施加交流电压之后，石英晶体因为压电效
应会以它的谐振频率振荡。因为高质量的振荡，所以振荡通常会很稳定。
根据Sauerbrey公式，如果在一个或两个电极上均匀地制备一个硬层，谐振频率的衰
减与被吸附层的质量成正比。
△f：所要测定的频率变化量
f0：石英的固有频率
△m：单位面积的质量变化量(g/cm2)
A： 压电活性面积
rq：石英的密度=2.648g/cm3
m q：石英的剪切模量=2.947×1011g/cm×s2.
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