质量测量的装置１包括振子２，用于激发振子２中的基振的驱动装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ和３Ｄ，用于探测振子２中的振动位移的探测装置４Ａ和４Ｂ，和能够吸附探测物质的吸附薄膜５。质量是基于在质量未测时，从探测装置４Ａ和４Ｂ获得的振动位移探测值和在该质量测量时从探测装置４Ａ和４Ｂ获得的振动位移探测值之间的差值测得的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量物质如香气分子的质量的装置和方法。2、相关技术说明日本专利No.3003811公开了一种用于测量振子上质量的微小变化的石英振子微量天平装置，其基于石英振子的共振频率的变化。日本专利公开No.5-346384A和日本专利No.3139562公开了一种测量香气分子质量的方法。更确切地说，在石英振子的表面提供一电极和一有机吸附薄膜，其中，以一个特定的频率激发振动。香气物体分子吸附到有机吸附薄膜上，引起振子频率的变化。基于振子频率的变化计算该香气分子的质量。根据现有技术，利用了所谓的AT切割石英振子的厚度切变振动。例如，如图9(a)和(b)中所示，测量装置12包含一个实质上具有圆盘形状的石英振子2。电极13A和13B分别形成在石英振子2的表面2a和2b上。在石英振子2内激发厚度切片振动。在该振动中，质量变化和频率变化之间满足下述公式。这样就有可能通过测量Δf(基振的频率变化)计算出Δm(质量变化)。Δf＝-2Δmf2/A(μρ)1/2Δf基振的频率变化f基振的频率Δm质量变化A电极面积μ石英转矩的弹性模数＝1011dyn/cm2ρ石英密度＝2.65g/cm3专利技术简介假设在公知的振子设计中，上述公式中的Δm＝1pg，根据Δf给出下述表1。表1 根据设计1，得到的Δf被证明低至0.03Hz。由于测量精度的限制，使用电路难以探测到如此小的频率变化。另一方面，当应用设计2且将基振频率“f”从27MHz升高到148MHz时，Δf升高到1Hz，这是可测的。另一方面，石英振子2的形状和“f”满足下列公式。f～(Cy/4ρ)1/2/tf基础频率Cy石英层中的弹性模量＝29.3×1010/cm2T石英厚度当应用设计2时，“t”被证明薄至11.2μm。通过加工很难生产出如此超薄的石英晶片。而且，当石英的厚度发生偏差，“f”的偏差会很明显地引起传感器精度的变化。而提供一种达到所需精度的传感器是不可能的。而且，“Δf”的变化依赖于其他的外部环境条件如“μ”和“Cy”以及“Δm”的温度特性。很难区分由于吸附薄膜上物质痕量的吸附和由于其他外界环境条件引起的基振的频率变化。这样，测量值的可能性将不能保证。本专利技术的目的是改进质量的探测精度，降低外部环境因素对质量探测精度的不利影响，在质量测量的装置中包含振子，激发振子中基振的驱动装置，探测振子中振动位移的探测装置和能够吸收探测物质的吸附薄膜。本专利技术提供了质量测量的装置，包含振子，激发振子中基振的驱动装置，探测振子中振动位移的探测装置和能够吸收探测物质的吸附薄膜。基于在质量未测时从探测装置获得的振动位移探测值和质量测量后从探测装置获得的振动位移探测值之间的差值测量质量。本专利技术进一步提供了使用质量测量装置测量质量的方法，该质量测量装置包含振子，激活振子中基振的驱动装置，探测振子中振动位移的探测装置和能够吸收探测物质的吸附薄膜。根据该方法，基于质量未测时从探测装置获得的振动位移探测值和质量测量后从探测装置获得的振动位移探测值之间的差值获得质量。根据本专利技术，与测量频率变化的方法相比，可以改进单元质量变化的精度。诸如“μ”和“Cy”之类的环境条件的变化发生在整个振子上。根据本专利技术，由于振子位移引起的平衡变化发生在整个振子上，因此位移的变化在测量前和测量中不会受到影响。这样就可能精确测量质量的变化。通过阅读下面的专利技术说明书并结合附图，理解本领域技术人员可以进行相同的更改、变更和变化，那么就可以了解本专利技术的这些和其他的目的、特性和优势。附图简介附图说明图1(a)是表示根据本专利技术实施例的质量测量的装置1的示意俯视图，图1(b)是表示测量装置1的正视图。图2(a)是表示振子1中的厚度扭曲振动模式的示意俯视图，图2(b)是图2(a)振动模式的透视图。图3是表示振子1的驱动电路和信号处理电路的示意电路图。图4(a)是表示根据另一个实施例的装置21的示意俯视图，图4(b)是表示图4(a)中装置21的示意正视图。图5是表示根据又一个实施例的装置(在吸附薄膜形成之前)的俯视图。图6是表示根据又一个实施例的装置(在吸附薄膜形成之后)的俯视图。图7(a)是表示根据本专利技术又一实施例的质量测量装置1A的示意俯视图，图7(b)是测量装置1A的俯视图。图8是表示本专利技术又一实施例的质量测量装置1B的示意俯视图。图9(a)是表示现有质量测量装置12的示意俯视图，图9(b)是装置12的正视图。本专利技术优选实施例根据一个优选实施例，在应用的基振模式中振动位移关于振子的中心轴完全对称。此外，在优选实施例中，在非模式中从探测装置获得的探测值被调整在实质上为0的值。在这种情况下，位移在0点基础上探测，因此探测精度能够可以进一步改进，及环境条件的不利影响可以进一步降低。根据优选实施例，基振模式是在振子厚度方向上的扭转振动模式。图1至4涉及该实施例。图1(a)表示质量测量装置1的示意俯视图，图1(b)是图1(a)中装置的正视图。图2(a)和2(b)分别是说明厚度扭曲振动模式的俯视图和透视图，图3是电路的示例。如图1(a)和1(b)所示，本例装置包含一个实质上圆盘形状的振子2。驱动电极3A和3B以及探测电极4A形成在振子2的表面2a上。驱动电极3C、3D和探测电极4B形成在振子2的表面2b上。驱动电极3B上覆盖有吸附薄膜5。驱动电路单元14中的驱动电压源8用于在驱动电极3A和3C之间以及驱动电极3B和3D之间的提供反相的交流电压。由此产生厚度切变振动，参见图2(a)和2(b)中的箭头“A”和“B”。“D1”和“D2”分别代表提供交流电压的终端，“D1G”和“D2G”分别代表接地终端。驱动振动模式“A”和“B”相对于振子的中心轴“D”实质上对称。探测电极4A和4B之间区域内的振子位移导致在信号端“P”和接地端“PG”之间产生电压。电压差通过信号处理部分6的探测放大器9测得，然后由相位探测电路10通过驱动振动进行相位探测。与驱动振动模式同相位的振动提供给低通滤波器并输出。在质量未测时，中心探测电极4A和4B输出的探测信号调整成实质上为0。驱动振动的位移“A”和“B”相对于振子2的中心轴“D”实质上对称，因此，探测电极4A和4B之间区域的振子振动位移预定实质上为0。当处于模式中的物质被吸附到吸附薄膜5中时，吸附薄膜5的质量增加使得振子中心轴“D”两侧的质量平衡消失。结果，驱动振动模式“A”和“B”不再相对于中心轴“D”对称，从而在探测电极4A和4B之间产生与驱动振动同相位的信号电压。以该信号电压为基础计算出质量。图4(a)是根据另一个实施例的质量测量装置21的示意俯视图，图4(b)是装置21的正视图。该装置包含一个具有诸如圆盘形状的振子2。驱动电极3A和3B以及探测电极4A形成在振子2的表面2a上。接地电极14和驱动(接地)电极3C形成在振子2的表面2b上。驱动电极3B覆盖有一吸附薄膜5。驱动电路单元14中的驱动电源8用于在驱动电极3A和3C之间以及驱动电极3B和接地电极14之间提供反相的交流电压。由此产生厚度切变振动，参见附图2(a)和2(b)中的箭头“A”和“B”。“D1”和“D2”分别代表提供交流电压的终端，“D1G”和“G”分别代表接地终端。驱动振动模式“A”和“B”相对于振子的中心轴“D”实质上本文档来自技高网...
【技术保护点】
质量测量的装置，包括振子，在所述振子中激发基振的驱动装置，探测所述振子中振动位移的探测装置，和能够吸附探测物质的吸附薄膜，其中，所述质量是基于在所述质量未测时从所述探测装置获得的所述振动位移探测值和所述质量测量时从所述探测装置获得的 所述振动位移探测值之间的差值测得的。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：大杉幸久，冈田直刚，石川诚司，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。