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阻抗型石英晶體微天平的結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)詳細(xì)介紹

點(diǎn)擊次數(shù):855 更新時(shí)間:2023-04-06
   阻抗型石英晶體微天平是一種高精度的質(zhì)量測(cè)量設(shè)備,主要應(yīng)用于化學(xué)、生物、材料科學(xué)等領(lǐng)域中微量物質(zhì)的分析和測(cè)量。本文將對(duì)原理、結(jié)構(gòu)及其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
 
  原理
  測(cè)量原理基于石英晶體在外加電場(chǎng)作用下的壓電效應(yīng)。當(dāng)一個(gè)石英晶體受到外力或質(zhì)量的變化時(shí),其表面電荷分布也會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致晶體振動(dòng)頻率的改變。通過測(cè)量晶體振動(dòng)頻率的變化,可以計(jì)算出被測(cè)物體的質(zhì)量。
 
  結(jié)構(gòu)
  阻抗型石英晶體微天平由石英晶體諧振器和驅(qū)動(dòng)電極、感應(yīng)電極、溫度傳感器等組成。其中驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極位于石英晶體的兩端,負(fù)責(zé)產(chǎn)生電場(chǎng)和檢測(cè)振動(dòng)信號(hào);溫度傳感器則用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶體溫度,以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外,為了防止外界干擾,常常采用封閉式結(jié)構(gòu),并使用金屬殼體進(jìn)行屏蔽。
 
  相對(duì)于其他質(zhì)量測(cè)量設(shè)備,具有以下優(yōu)勢(shì):
  1.高精度:由于其測(cè)量原理的特殊性,能夠?qū)崿F(xiàn)亞微克級(jí)別的高精度測(cè)量。
 
  2.快速響應(yīng):晶體振動(dòng)頻率的變化與被測(cè)物體的質(zhì)量成正比,因此其響應(yīng)速度非常快,可以實(shí)現(xiàn)幾毫秒級(jí)別的快速測(cè)量。
 
  3.高靈敏度:由于石英晶體本身的強(qiáng)壓電效應(yīng)和阻抗匹配技術(shù)的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)較高的靈敏度和穩(wěn)定性。
 
  4.無需標(biāo)定:傳統(tǒng)的質(zhì)量測(cè)量設(shè)備需要經(jīng)過復(fù)雜的標(biāo)定過程,而阻抗型石英晶體微天平可以實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn),避免了標(biāo)定所帶來的誤差。
 
  應(yīng)用
  廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、材料科學(xué)等領(lǐng)域,特別是在微量物質(zhì)的分析和測(cè)量方面具有重要作用。例如,在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究中,可以通過測(cè)量反應(yīng)過程中物質(zhì)的質(zhì)量變化來確定反應(yīng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)等參數(shù);在生物學(xué)研究中,則可以利用其高靈敏度和快速響應(yīng)特性測(cè)量細(xì)胞代謝產(chǎn)物的變化,探究細(xì)胞活動(dòng)的規(guī)律性。
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