石英晶体微量天平的主要构造介绍

 

核心构件为石英晶体传感器，这是 QCM 实现质量检测的基础，主体采用 AT 切向石英晶体振荡片，该切型的石英晶体受温度影响极小，能保证谐振频率的稳定性，是工业与实验室应用的主流选择。振荡片为圆形薄片结构，上下两面真空溅射沉积金电极，形成 “电极 - 石英片 - 电极” 的三明治结构，金电极兼具导电与待测物吸附基底的双重作用，部分定制化传感器会在金电极表面镀膜或修饰生物探针，适配不同检测场景。电极外侧焊接引线，实现与外部电路的连接，整个晶体片被封装在密封或半密封的检测腔中，避免外界气流、振动对晶体振动的干扰。

 

其次是信号激励单元，主要由高频振荡电路组成，核心作用是为石英晶体传感器施加特定频率的交变电压，激发石英晶体产生压电效应与机械谐振，使晶体在固有谐振频率下稳定振动，为后续质量检测提供基础振动信号，电路设计需保证电压输出的稳定性，减少频率漂移。

 

频率检测单元是衔接传感与数据的关键，由频率计数器、锁相环电路等组成，可实时捕捉石英晶体因表面质量变化产生的谐振频率偏移，将机械振动的频率变化转化为可采集的电信号，该单元的检测精度直接决定 QCM 的整体测量精度，需具备纳赫兹级的频率分辨能力。

 

最后是数据处理与显示单元，由微处理器、配套软件及显示终端构成，微处理器通过 Sauerbrey 方程将采集到的频率变化数据转化为具体的质量变化数值，配套软件可实现数据的实时记录、曲线绘制与存储，显示终端则直观呈现检测结果，部分高端机型还配备数据导出与分析功能，适配实验室数据整理与科研需求。

 

此外，QCM 还配有辅助结构，如检测腔的温度、压力调控模块，可减少环境因素对晶体振动的影响；样品进样与流通池组件，适配气、液相不同检测体系，进一步拓宽仪器的应用范围。