石英晶体微天平传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及石英晶体微天平传感器。可以被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。它包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接槽。这种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q 值。基于石英晶体微天平传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液体中各种化学成份的含量进行测量。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及石英晶体微天平传感器。可W被广泛地应用于环境监测、安防、生 物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。
技术介绍
在现有技术中，传感器技术发展迅猛，己成为衡量科技发展水平的重要标准之 一，它与通信技术、计算机技术一起构成信息产业的=大支柱。在传感器技术被广泛应用 的检测领域，微量检测已成为当前检测领域中的研究重点，随着待检测物质量级的减小， 对检测仪器精度的要求也越来越高，传统的度量衡显然已无法满足高精度的检测需要。石 英晶体微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM)是一种对界面变化敏感的传感器， 它对界面质量变化的敏感程度达纳克级，因此它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医 学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用，成为科研工作者广泛关注和重 视的新型传感和测量方法。用W进行微量物质检测。QCM传感器作为一种高灵敏度、高稳定 度、响应快、价格低的传感器件已经在众多领域得W应用。然而，QCM在应用中面临的最大 问题之一就是受环境影响较大，尤其是温度，虽然采用AT-切割的晶体可W降低温度的敏 感性，但其性能仍然不能满足高精度测量的要求。另一个问题就是在溶液环境中，QCM频 率响应不仅依赖于表面与分析物相互作用引起的质量变化，同时与周围溶液的作用密不 可分。简单地说，同晶片一起振动的物质的质量增加会引起频率的下降，但是振动物质 的黏弹性变大则表现为频率的上升，因此QCM数据定量分析的复杂性造成了迄今为止液相 QCM的应用仅仅限于学术研究而非商业（工业）应用的现状。 近几年来，关于QCM传感器在液相、气相及生物化学试验的研究成果也显著增 多，但从事仪器研究的报道极少，国内尚没有定型的仪器上市，该方面的技术还处于研究 阶段，较国外落后很多。[000引 目前，QCM在检测中的应用主要分为在气相中的应用和在液相中的应用，其测量机 理主要是；由于石英晶体的谐振特性会随着其表面物质的质量变化而变化，因此，通过检测 其谐振特性的变化就可W分析出表面质量的变化情况。而质量的变化可能是由物理、化学 W及生物反应所导致的。在生化检测中，为了完成对被检测物的检测，通常在晶体的电极表 面锻上能与被检测物反应的敏感膜，由此，生化反应的情况就可W通过分析晶体谐振特性 的变化而得到。 现有QCM应用中，大多采用单晶体传感器结构，因此，不能解决上述问题。另一方 面，在生物、化学等检测领域中，通常通过在晶体表面覆盖能够与被检测物发生反应或能够 吸收被检测物的物质来进行检测，而采用单晶体传感器结构一次只能覆盖一种反应物质， 因此不能全面、准确地描述被检测物质。 目前，现有的QCM都是采用单晶体作为传感器，通过在其上锻金引出电极。为了测 量晶体的谐振特性，常用的方法有=种，即振荡电路法、阻抗分析法和衰减分析法。振荡电 路法是普遍采用的方法，因为它具有价格低、集成度高、分辨率高和反应快的特点；而阻抗 分析法可w提供更完全的信息，但通常局限于实验室环境，因为低格较高，并且体积较大。 而脉冲激励的衰减分析法具有不受电路影响的特点，具有较高的精度。 近几年，随着对检测精度要求的提高，为了克服电极表面粗趟度、多孔性、液体压 力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等因素对测量精度的影响，出现了通过提高振荡频 率W提高测量精度的谐波测量法、通过多通道对比测量的多晶体测量法等。多通道构成主 要有两种方法，即在单晶体上构造多个测量能道和多晶体构成传感器阵列。基于单晶体构 造多通道使加工工艺复杂，且多通道之间相互影响；因此，多晶体构造传感器阵列的方法， 除可W有效克服环境因素的影响外，还可W通过在不同晶体表面锻不同的敏感膜完成对被 分析物的多角度测量或对某物质所含各种成份的一次性检出与测量，因此，具有更强的实 用性和更高的研究价值。是未来QCM发展的主要趋势。而该项研究刚刚起步，相关文献还 较少。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述不足而提供一种结构合理，满足液相检测的石英晶 体微天平传感器。W深化QCM的应用，并为生化及相关领域提供更高性能的检测手段和方 法。具体解决了QCM传感器在液相环境下液体压力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等 因素对测量精度的影响。 本技术的技术解决方案是：石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在 两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作 为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面 有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接 槽。四个石英晶体微天平传感器阵列。 本技术的优点是；1、由于能陷效应的存在，QCM元件的振动主要集中在电极 区，因此该种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q值。2、基于石英晶体微天平 (QQO传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液 体中各种化学成份的含量进行测量；也能对各种化学反应过程W及生物过程进行监测的多 功能传感器系统。通过更换本系统各传感器表面的敏感膜及相应分析算法，本系统就可W 被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。 下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步详细描述。【附图说明】 图1是本技术中下壳体结构简图。 图2是本技术中上壳体结构简图。 图3是传感器系统框图。 图4是阻抗分析原理。 图5是衰减分析法原理。 图6是传感器系统总体具体框图。 图7是多传感器数据融合算法流程。【具体实施方式】 参见图1 - 2,零部件名称如下；上、下壳体1、2,凹槽3,引出槽4,转接槽5,密封 圈槽6，石英晶体振荡片槽7,连接螺丝孔8。 参见图1 - 2,石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的 石英晶体振荡片，壳体为对接的上、下壳体1、2,下壳体2中部有作为溶液池的凹槽3 (样品 槽），在凹槽3侧壁有密封圈、密封圈槽6,石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体(1、2)，下壳体(2)中部有作为溶液池的凹槽(3)，在凹槽(3)侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体(2)上表面有平行的电路引出槽(4)，两电路引出槽(4)之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接槽(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海霞，孙铭蔚，张勇，李东康，崔舒，
申请(专利权)人：通化师范学院，
类型：新型
国别省市：吉林;22