电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析

为探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立等效电路模型,分析阻抗与频率关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行多物理场耦合仿真实验,探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律;最后,搭建实验系统平台,开展了质量灵敏度实验。结果表明,并联电容对其质量灵敏度影响较小;串联1.01 pF电容其质量灵敏度提升8.01×10^(-2)Hz/ng,串联15.84 pF电容其质量灵敏度提升1.49×10^(-2)Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响,为该类传感器便携化、微型化设计提供有力支持。

一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统

对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10 MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相移变化信号。由于高倍频下压电石英体对表面水分子吸附聚集过程具有高灵敏的质量响应,因此石英体表面不需厚膜修饰,直接采用金属电极(银电极)的石英体,成功实现了对呼吸频率的连续监测。与传统的频移法相比,该方法信号采样速度快,可低至0.05 s/点,无论对慢呼吸还是急促呼吸都可以实现准确监测。石英晶体微天平相移呼吸检测系统不仅能够满足连续呼吸监测的要求,还可以为人体呼吸监测提供呼吸频率、呼吸强弱,呼吸紊乱度等呼吸特征信息。

电化学石英晶体微天平技术在导电聚合物研究中的应用综述

导电聚合物作为一类具有高导电性和良好电化学性能的聚合物材料,被广泛应用于传感器、电池、柔性电子等领域。电化学石英晶体微天平(EQCM)是一种灵敏度可达纳克级别的、能提供电化学反应过程中原位质量变化信息的检测技术,具有高灵敏度、高分辨率的优点,已成为研究导电聚合物的有力工具。本文综述了近年来EQCM技术在导电聚合物领域的应用研究,包括聚合物膜的合成机理研究、离子交换和质量传递机制分析以及在能量转换与存储方面的应用。这些研究有望为深入理解导电聚合物的电化学行为和性能调控提供技术支持和借鉴。

基于石英晶体微天平的油液铁离子检测技术研究

针对发动机油液离子检测方法中存在设备昂贵、过程复杂且经济性不佳等问题,提出一种基于石英晶体微天平(QCM)检测油液中铁离子含量的方法。利用QCM谐振频率和晶体表面负载质量的线性关系,以及大孔螯合型树脂对铁离子的选择性吸附能力,实现了检测不同含量的铁离子油液。实验结果表明:该方法具有高精度、高稳定性和高准确性,理论值与实际值误差小于4.8%。

构建基于MOF-303的石英晶体微天平用于低湿度传感

通过简单的溶剂热法制备了铝基金属有机骨架MOF-303材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、全自动比表面积和孔隙度分析仪对MOF-303材料的结构进行了表征。对以MOF-303材料构建的石英晶体微天平传感器进行湿度敏感性能测试,结果表明,基于MOF-303材料的传感器在较宽的湿度范围内(3.39%~97.9%RH)表现出优异的湿敏性能,尤其是在3.39%RH低湿度条件下具有高达3200 Hz的响应值,在极低湿度环境检测方面显示出应用潜力。此外,还对MOF-303材料的湿度敏感机制进行了探究。

石英晶体微天平的研究进展及应用

介绍了石英晶体微天平的基本原理和结构,重点介绍了仪器研究进展及应用,包括常规石英晶体微天平(QCM)、耗散型石英晶体微天平(QCM-D)、阵列式石英晶体微天平与电化学石英晶体微天平(EQCM)。

石英晶体微天平气敏传感器阵列测量系统

为克服现有单气敏传感器测量系统非自动识别气体种类和浓度的缺陷,采用一种基于以太网传输协议的32通道石英晶体微天平(QCM)测量系统。该系统由QCM气敏传感器阵列起振模块和高精度频率计数卡组成。起振模块产生32路石英晶体频率信号;高精度频率计数卡通过FPGA内部计数器直接采样频率信号,通过以太网高速传输到上位机进行数据存储、数据处理及信号波形显示。测试结果表明:系统可以实现实时、多通道、高速、高精度采集和发送数据。

可调基准频率源的便携式石英晶体微天平分析仪

基于差频方法开发了一款石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器。测试结果表明,参考标准晶体与检测晶体的差频值在±10~±30kHz范围内,精确度小于0.0028%(差频数据的相对误差),准确度小于0.2825%(差频理论值与测量值误差)。本研究利用DDS数字发生器产生可调的基准频率源,使差频值在最优范围内,设计制作了基于Arduino单片机作为核心控制源的便携式石英晶体微天平分析仪。仪器拥有3.5寸液晶屏显示动态曲线,SD卡同步存储数据,可根据实验条件调节基准频率。气相与纯水中的平均频率漂移值小于0.13Hz/min与0.23Hz/min,表明仪器有较好稳定性。仪器差频响应与NaCl溶液浓度呈良好线性关系,相关系数为0.9891。不同粘度丙三醇的响应实验表明,Δf与(ηlρl)^1/2呈线性关系,说明仪器响应性良好。同时,本仪器还可与电化学工作站联用,用于Cu沉积过程在线检测,1ng的Cu引起0.61Hz频率的变化,为理论值的82.4%。

石英晶体微天平在聚合物薄膜研究中的应用与展望

石英晶体微天平仪(QCM)具有高度的灵敏性,能够对石英晶片表面微痕量物质的变化产生响应,在分析科学研究中广泛应用。本文阐述了QCM的基本工作原理和应用基础方程,并在此基础上综述了近年来QCM在聚合物薄膜研究中的应用及研究进展,包括QCM对聚合物薄膜的厚度和力学性能的测量、QCM研究聚合物分子链在石英晶片表面的吸附过程和链构象变化、表面引发生长聚合物刷的动力学过程、基于功能聚合物薄膜和QCM的生物与化学传感器等,同时对QCM在聚合物薄膜研究领域的进一步深入应用进行了展望。

石英晶体微天平研究Zn在薄液膜下的腐蚀动力学

用石英晶体微天平 (QCM)测量了在相对湿度 RH为 85％的薄液膜条件下 ,金属 Zn在不同 CO2浓度条件下的腐蚀增质方程 .同时结合红外吸收光谱 (IR)和 X射线能谱 (XEDS)研究了 Zn在薄液膜下的大气腐蚀机理 ,并用扫描电子显微镜 (SEM)对腐蚀产物形貌做了分析 ,阐述了腐蚀产物的形成特征及对基体金属的保护特性 .

基于巯基自组装单层膜的日本血吸虫石英晶体微天平免疫传感器

应用自组装膜技术在压电石英晶振金电极表面自组装一带羧基的巯基丙酸单层膜 ,通过盐酸 1 -乙基 -3 -(3 -二甲基氨基丙基 )碳二亚胺及 N -羟基琥珀酰亚胺共价固定 3 2 KD的日本血吸虫分子抗原 (Sj Ag3 2 ) ,设计了石英晶振微天平免疫传感器 ,用于测定日本血吸虫抗体 .比较了巯基自组装单层膜与 HEMA-MMA共聚物涂层修饰的石英晶振在溶液中的振荡行为 ,发现巯基自组装单层膜修饰的石英晶振稳定快 ,且稳定性好 .在优化条件下 ,测得 IRS(4 9-2 0 0 0 )的滴度为 1∶ 1 50 0 .此外 ,对不同程度血吸虫感染的兔血清进行了测试 ,结果表明 。

电化学石英晶体微天平的近期应用进展

本文对近几年来电化学石英晶体微天平 (EQCM)在吸附、膜的形成、腐蚀和电沉积等方面的应用进行了概述 。

用石英晶体微天平研究NaCl对Zn大气腐蚀的影响

用石英晶体微天平原位研究了温度为 2 5℃、相对湿度为 (80± 2 ) %时Zn表面分别沉积 5 .0 ,15 .0 ,30 .0和4 5 .0 μg/cm2 NaCl的初期大气腐蚀 .探讨了该条件下Zn的大气腐蚀规律 .结果表明 ,Zn的腐蚀增重随暴露时间的延长而加大 ,并满足指数衰减关系 .同时Zn的腐蚀增重也随NaCl沉积量的增加而增加 ,其关系可用二次函数来描述 ,在腐蚀开始较短的时间内 ,它们之间呈现近似线形关系 .

石英晶体微天平技术在苯胺乳液聚合动力学研究中的应用

采用石英晶体微天平(QCM)技术,探讨了在有无磁场条件下,用过硫酸铵(APS)作为引发剂时苯胺的乳液聚合动力学行为.研究结果表明,苯胺的乳液聚合反应速率对苯胺(An)是一级反应;对APS和十二烷基苯磺酸(DBSA)均为0.5级反应.磁场环境中苯胺的聚合速率比在无磁环境中的要快.在有无磁场条件下,反应的表观活化能分别为40.4和41.6kJ/mol.结果表明,QCM技术可以作为研究An聚合动力学的一种有效方法.

石英晶体微天平用于免疫球蛋白M免疫反应的动力学研究

在镀银电极的压电石英晶体表面涂覆甲基丙烯酸甲酯－甲基丙烯酸羟乙酯共聚物涂层，经ＣＮＢｒ活化后固定抗体，用石英晶体微天平技术监测ＩｇＭ抗原在压电石英晶体上的吸附与解吸过程，研究了免疫反应体系ＩｇＭ－抗人ＩｇＭ的反应动力学．结果表明：ＩｇＭ在压电石英晶体上的键合行为很好地符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附方程，免疫反应的结合常数Ｋａｓｓ为７．１０×１０￣７（ｍｏｌ／Ｌ）￣（－１）．在抗原过量情况下为一级反应。计算了ＩｇＭ免疫反应的活化能Ｅａ和不同温度下的反应速率常数ｋｆ．

石英晶体微天平传感器在油品粘度中的应用研究

利用石英晶体微天平传感器开发了一种新的油品粘度监测方法 ,阐明了石英晶体微天平传感器在油品粘度监测中应用的基本原理 ,研制了适合油液环境的传感器探头以及振荡电路 .实验结果表明 ,传感器的频移值与润滑油粘度的平方根值有良好的线性关系 ,利用石英晶体微天平传感器对油品粘度进行监测是很灵敏的 。

石英晶体微天平传感器检测香蕉成熟度的试验

为了对采后香蕉的成熟度进行无损检测，提高货架品质和减少过熟造成的损失，以巴西香蕉为研究对象，以1,2-二油锡甘油-3-磷-L-丝氨酸、半乳糖神经酰胺、纤维素乙酯、乙基纤维素做为敏感材料，采用滴涂法修饰了4个石英晶体微天平（quartz crystal microbalance，QCM），测试了1～7级成熟度的香蕉的挥发性有机化合物的响应特性，并用主成分分析法和线性判别分析法对响应结果做了分析。试验表明，在4种敏感膜中纤维素乙酯对香蕉的7个成熟阶段的挥发性气体的响应最明显，响应值先随香蕉成熟度增加而增加，在4级成熟阶段时最大，随后降低。用主成分分析法对7个成熟阶段香蕉的挥发物的响应值聚类分析，97%能够正确聚类；用线性判别分析法可获得100%的识别率。据此，4种材料修饰的石英晶体微天平传感器可以用于香蕉成熟度的识别。该研究结论对香蕉成熟度自动化分级研究有一定实用价值。

涂敷脲醛树脂的石英晶体微天平湿度传感器

在碱性条件下预先合成脲醛树脂单体,然后在酸性条件下于石英晶体的电极上原位合成脲醛树脂高分子薄膜,制备了石英晶体微天平湿度传感器。同时考察敏感膜厚度对检测灵敏度的影响以及传感器的响应特性、重复性和稳定性。试验结果表明:涂敷脲醛树脂薄膜的传感器频率随测试的相对湿度变化明显,传感器具有良好的重复性和稳定性。制作的湿度传感器可应用于实际的生产、生活中。

石英晶体微天平(QCM)在大气腐蚀研究中的应用

石英晶体微天平 (QCM )作为一种高灵敏度的质量检测手段 ,已经用于金属材料大气腐蚀动力学及其环境因素和缓蚀剂存在的影响规律的研究 。

采用电化学石英晶体微天平研究碳酸钙垢生长规律及阻垢剂的影响

为深入分析碳酸钙垢生长规律和阻垢剂对垢生长动力学的影响,使用电化学石英晶体微天平(EQCM)快速测垢的方法研究了施加的恒电压、温度、Ca^(2+)浓度对碳酸钙(CaCO_3)结垢的影响,评价了羟基乙叉二膦酸(HEDP)、膦酰基羧酸(POCA)和氨基三甲叉膦酸(ATMP)3种阻垢剂的阻垢性能,并对结垢过程进行了分段线性拟合。结果表明,随电压、温度和Ca^(2+)浓度的增大,CaCO_3结垢速率增大,其中电压的影响最大;在50℃时,结垢量随阻垢剂浓度的增加而降低;HEDP的最佳加量为5数10 mg/L,POCA和ATMP的较优加量为20 mg/L;在阻垢剂加量为10 mg/L的条件下,CaCO_3结垢过程中的结垢量—时间曲线出现3个阶段:结垢阶段、阻垢剂的扩散和不稳定作用阶段、阻垢剂稳定作用阶段;通过数据拟合得到反映两个稳定沉积过程的线性动力学方程,以斜率k值表征其结垢动力学参数,按加入阻垢剂前后的k值之差与未加入阻垢剂k值的比值计算POCA、HEDP和ATMP的阻垢效率分别为98.50%、93.86%和97.23%,扩散时间分别为1021、622和537 s,ATMP的阻垢效果最好。