阻抗分析中激励电平对石英晶体微天平响应性能的影响

阻抗分析法是表征石英晶体微天平(QCM)响应特性的主要手段之一,能够给出QCM的谐振频率及其等效电路参数.在阻抗计分析法诸多测定仪器参数中,施加在石英晶体上的激励电位水平对测定结果的影响少见文献讨论.最近有文献报道称激励电平是一个很关键的测量条件,对QCM的粘度响应模式存在明显的影响.该文系统测定了激励电平对QCM的等效电路参数值以及QCM对表面质量、溶液粘度的影响,结果表明,在5～1 000 mV范围内改变施加在QCM上的激励电平,对QCM的响应特性影响很小,为QCM的阻抗分析中的参数设置提出不同的见解.     

新型含磷毒剂敏感材料制备及吸附性能研究

化学传感器的灵敏度和选择性主要通过敏感材料的选择来确定.研究和开发适当的材料使气体传感器的敏感特性达到最优是研究气体传感器的重要步骤.利用1,3-双(2-羟基六氟-2-丙基)-丙烯和表氯醇缩聚制备了一种新型的含磷毒剂敏感膜材料- -环氧树脂-B;利用石英晶体微天平(QCM)法对氟多元醇(FPOL)和环氧树脂-B 2种膜材料进行了性能评价,结果表明:新型膜材料环氧树脂-B对含磷毒剂的选择性好、吸附性能力强,是一种可用于野外含磷毒剂实时侦检的实用敏感膜材料.     

基于金属有机框架化合物修饰的QCM湿度传感器

提出一种基于自行合成的钴金属框架化合物Co2(oda)2(4,4’-bipy)修饰的石英晶体微天平(QCM)的新型湿度传感器,研究了其制备条件、不同溶剂和不同修饰量对传感器性能的影响。实验结果表明:水在1.2×10-6～20×10-6范围内与频率变化量呈良好的线性关系,其相关系数为0.99903,检测灵敏度可达到87.40 Hz/10-6,检测限为0.16×10-6(信噪比为3∶1)。将此传感器在实际环境中对11%～95%RH进行了检测,结果显示频率对数变化logΔf与%RH呈良好的线性关系,其线性方程为logΔf=1.414 2+0.018 18%RH,R=0.999 65。该湿度传感器具有制备简单、体积小、选择性好、灵敏度高、稳定性好等特点,为湿度检测提供了一个新的方法。     

基于有限元分析QCM电极尺寸的优化设计

提出了一种优化石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,简称QCM)结构、抑制寄生振动模的设计方法.用Ansys9.0有限元软件直接对QCM进行三维有限元分析,从而避免了一般解析和半解析中对控制方程的简化.首先通过对QCM谐振频率收敛性的分析,验证了有限元计算的正确性;然后分析了不同电极尺寸对QCM振动及能陷情况的影响,并找到了较佳的电极尺寸;最后针对不同电极尺寸的QCM进行了液体测量实验,实验结果验证了基于有限元分析QCM电极尺寸设计方法的有效性.     

高灵敏度QCM在阻尼介质中的分辨率改进

为改进晶体谐振器在阻尼介质中频率的稳定性和分辨率,研究了分辨率和干扰频率的理论关系,采用D触发器设计混频电路来减小回路的噪音干扰,由此分析了石英晶片上附着微小质量和液体时的等效电路,并制作了QCM传感器,得到了电路响应曲线;取4MHz、10MHz的谐振器在液体中进行了试验。结果表明:提高晶体谐振器的分辨率,减小噪音在谐振器中的出现比提高频率更有效。     

适体和蛋白质解离常数检测方法比较分析

对基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器的两种检测核酸适体与蛋白质解离常数方法进行了比较,提出来一种更加精确合理的检测流程。以凝血酶和凝血酶适体 TBA15为模型,耗散型石英晶体微天平（QCM-D）为传感器,实时检测末端修饰巯基适体的固定、表面封闭剂对非特异性结合位点封闭以及两种不同的蛋白进样方式引起的频率响应,实验数据拟合得到解离常数。不同蛋白的进样方式得到的解离常数不同,非特异性位点的封闭也同样影响解离常数的检测。从低浓度到高浓度依次通入固定体积蛋白的进样方式,实验重复性高且消耗样品量小于1μg,是较为理想的检测方式。     

用于液相检测的石英晶体传感器

本文介绍了用于液相检测的石英晶体传感器的基本原理,以及基于质量、粘度、电导率变化的液相检测分析方法.还对具有很大发展潜力和重要应用价值的新型石英晶体传感器也作了简要说明.     

液相QCM生物传感器电路系统设计

设计的石英晶体微天平（ QCM）仪器主要用于微量物质在液体中的生物化学反应的测量,根据液相QCM生物传感器的需要完成了电路系统部分的设计,选用Microchip的单片机为液相QCM生物传感器的电路系统的核心,主要包括电源部分、信号激励与接收部分、温控部分,实现了石英晶体的激励和频率的检测、温度的采集与控制等功能。上位机检测结果显示：实际温度控制精度误差为0.2℃,能顺利检测到最佳谐振频率,表明该系统能够较好地达到预期的要求。     

采用聚吡咯修饰的QCM型三甲胺气体传感器

三甲胺是评估肉类食品新鲜度的重要指标之一,并且临床上也比较值得关注,因而三甲胺的检测具有十分重要的意义,为此,我们采用乳聚法制备了聚吡咯材料,并将其涂敷在晶振电极表面后制得敏感石英晶体微天平(QCM).根据敏感QCM和参比QCM间的频率差变化来实现气体的检测.在室温条件下,该气体传感器对三甲胺气体具有较明显的响应.实验从灵敏度、重现性、选择性和稳定性等方面出发,对该传感器的的性能进行了评价.结果表明,虽然传感器的制备方法简单,但它的性能优异.     

基于QCM的不同形貌ZnO的湿敏性能研究

通过水热法制备了粒状和片状两种不同形貌的ZnO,以这两种形貌的ZnO修饰QCM作为湿度传感器,结合饱和盐溶液法(相对湿度:11％～95％RH)和H2O分子在ZnO上的吸/脱附机制对此新型压电传感器的湿敏性能(线性度、响应时间和回复时间)进行评价和研究.实验结果表明:粒状ZnO修饰的QCM传感器相较于片状ZnO修饰的QCM传感器线性度更好,响应时间和恢复时间更短,且该型传感器在低湿条件(33％,55％ RH)恢复时间大于响应时间而在高湿条件(75％,85％,95％ RH)恢复时间小于响应时间.实验和理论研究说明:ZnO微观形貌对该型传感器湿敏性能至关重要,而H2O分子在ZnO上的吸/脱附机制决定了其恢复/响应时间随湿度变化的技术特点.     

用复阻抗法分析纳米钛酸钡湿敏元件感湿机理

用复阻抗方法对硅衬底纳米钛酸钡湿敏元件的感湿机理进行了分析。实验测量了湿敏元件在不同相对湿度下的复阻抗特性曲线及阻抗、电容等参数随频率的变化曲线。分析出相应的等效电路,推导了等效电路有关参数,分析讨论了纳米钛酸钡湿敏元件的感湿机理。低湿时,感湿材料本身颗粒电阻和电容及吸附的少量水分子共同起作用;高湿时,吸附的水分子电离和极化起主要作用。     

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。     

基于LiCl湿敏涂层的QCM湿度传感特性的研究

对0.2%质量比LiCl薄膜涂层的QCM湿度传感单元湿敏特性进行了系统性的研究。研究结果表明:0.2%质量比LiCl—QCM的湿度传感单元的线性测量范围为13%～94%RH,克服了常规LiCl湿敏材料传感单元量程窄的缺点。另外,此湿度传感单元还具有重复性好、灵敏度高、湿滞小(小于10 Hz)、数字频率化输出等优点,因而,具有较好的潜在应用前景。     

聚苯胺/TiO2修饰的QCM气敏传感器及湿度影响研究

用气敏传感器检测三甲胺在食品检验和环境监测等领域具有广泛意义,而湿度影响在这些实际应用中通常无法避免,如何补偿和校正湿度干扰是传感器设计和使用中的重要课题.考察了一种以聚苯胺/TiO2复合材料为敏感膜的QCM气敏传感器在干燥和不同湿度气氛中对三甲胺气体的响应特性,结果表明均呈现出良好的线性敏感性.发现了在湿度干扰下的传...     

Highly stable and sensitive humidity sensors based on quartz crystal microbalance coated with bacterial cellulose membrane

A novel highly stable and sensitive humidity sensor based on bacterial cellulose (BC) coated quartz crystal microbalance (QCM) has been successfully fabricated. The results showed that the sensors possessed good sensing characteristics by increasing more than two orders of magnitude with increasing relative humidity (RH) from 5 to 97%, and the Log(Δf) showed good linearity (20-97% RH). The sensitivity of sensors coated with BC membranes was four times higher than that of the corresponding cellulose membranes at 97% RH. In addition, the sensor sensitivity is greatly enhanced by increasing the coating load of the BC membranes with more absorption sites in the sensing membranes. Moreover, the experimental results prove that the resultant sensors exhibited a good reversible behavior and good long term stability. Herein, not only a novel and low-cost humidity sensor material was exploited, but also a new application area for BC nanofibrous membranes was opened up.     

Formaldehyde sensors based on nanofibrous polyethyleneimine/bacterial cellulose membranes coated quartz crystal microbalance

A novel formaldehyde sensor based on nanofibrous polyethyleneimine (PEI)/bacterial cellulose (BC) membranes coated quartz crystal microbalance (QCM) has been successfully fabricated. The nanoporous three-dimensional PEI/BC membranes are composed of nanofibers with diameter of 30-60 nm. The sensor showed high sensitivity with good linearity and exhibited a good reversibility and repeatability towards formaldehyde in the concentration range of 1-100 ppm at room temperature. Moreover, the results showed that the sensing properties were mainly affected by the content of PEI component in nanofibrous membranes, concentration of formaldehyde and relative humidity. Additionally, the nanofibrous PEI/BC membrane coated QCM sensors exhibited a good selectivity to formaldehyde when tested with competing vapors. The simple and feasible method to prepare and coat the PEI/BC sensing membranes on QCM makes it promising for mass production at a low cost.     

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.