基于能量传输模型的QCM负载效应研究

为准确、有效地区分引起石英晶体微天平(QCM)频偏的质量效应与阻尼效应,运用能量传输模型(ETM)的基本原理,推导出液体粘度和密度的乘积与石英晶体谐振器表面最大的振动幅度之间的显性函数关系式。可通过测试QCM的谐振频率与幅值信息将其负载效应分开,为QCM免疫传感器在医学中的诊断提供了一种理论基础。     

用于微波通信的2.4 GHz压控振荡器优化设计

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的传感器,通过建立QCM参数变化与被测粘弹性薄膜之间的关系,可以对其进行量化分析及表征。该文基于石英晶体本构方程,推导了在气相条件下,不考虑电容效应的粘弹性薄膜吸附的QCM等效BVD模型,给出了一个关于粘弹性薄膜物理性质的QCM等效参数与频率变化的显式表达,揭示了粘弹性薄膜的损耗模量和存储模量在气相中产生“额外质量效应”的物理现象。与Arnau给出的EBVD模型相比,该文推导的BVD模型具有更高的准确度。结果表明,该模型可被应用于气相粘弹性薄膜的特性分析。     

压电免疫传感器的研制

介绍了压电免疫传感器的压电质量传感原理、免疫反应及压电免疫传感过程。设计了压电液相谐振电路。测定了压电石英晶体的品质参数。实验结果表明，与现有检测方法相比，压电免疫传感器具有快速、准确、所需样品少、操作简单等特点。     

具有质量和电化学复合敏感效应的新型QCM生物传感器研究

石英晶体微天平(QCM)是一种传统的质量敏感型传感器,具有灵敏度高及响应时间短等优点。为拓展QCM技术在液相生物分子传感领域的应用,该文通过电化学方法在QCM表面沉积生物分子功能化的导电高分子后,成功制备了链霉亲和素敏感的QCM传感器。该传感器不仅具有对链霉亲和素的质量和电化学复合敏感效应,而且具有优异的抗其他蛋白干扰能力,有进一步应用于液相生化传感和疾病检测的潜力。     

压电免疫传感器的质量灵敏度分布优化设计

从石英晶体微天平(QCM)质量灵敏度表达式出发,分析了影响其质量灵敏度分布的因素。在此基础上设计了一种新型电极配置结构的QCM,并利用9MHz的QCM仿真。仿真结果显示,在全电极区域,新型电极结构比圆形电极结构的QCM质量灵敏度分布均匀。最后,采用10 MHz的QCM免疫传感器对卵巢癌进行了实验验证,结果表明,NuTu-19抗体质量在74³70ng内,频率呈线性变化,说明改进电极结构的QCM免疫传感器具有较好的质量灵敏度分布。     

压电谐振式微质量测量系统

基于压电晶体的正、逆压电效应,对压电谐振器的构成原理及压电晶片谐振频率的质量敏感原理(Sauerbrey方程)进行了分析。基于Sauerbrey测量原理,设计了压电谐振式微质量测量系统,对该系统的设计方案进行了分析。为减小温度等环境因素对压电晶体检测性能的影响,系统采用两个相同的石英晶体振荡电路构成双谐振式的压电晶体振荡器。采用模块化设计思想,对该测量系统各模块进行了设计与实现,并对系统性能进行了测试。结果表明,当测量端加载的质量越大,系统测量出的谐振差频值则越大,实验结果与理论分析结果吻合较好。相对于线性的理论结果,该实验结果的非线性误差为5.5%。该系统实现了压电谐振频率的变化与被测微质量之间的变换,能够实现对微质量进行测量。     

具有ITO电极的QCM设计与性能研究

为了提高石英晶体微天平(QCM)的检测灵敏度,提出了一种具有氧化铟锡(ITO)电极结构的QCM。利用有限元分析软件在QCM芯片电极区采用密度等效法实现计算量的简化,在通过电极尺寸优化得到具有理想能陷效应的QCM的基础上,采用控制磁控溅射的气体压强、工作电压、电流等方法,得到具有导电性好,平滑度高,透光性优良的ITO电极。经振荡频率测试及质量灵敏度分析计算表明,ITO电极的QCM频率稳定性良好(频率变化仅3 Hz),质量灵敏度是金电极QCM的1.5倍。     

基于无铅压电陶瓷谐振传感器的振动耦合分析

针对0.8NBT-0.2KBT无铅压电陶瓷应用于谐振式传感器,研究其薄方片振子厚度伸缩振动与其他振动的耦合情况,通过计算关键技术参数分析其在微天平传感器上的应用性。确定峰形激发最高、耦合最小的压电振子长厚比为9.5∶1,与同尺寸石英晶体微天平(QCM)相比,该谐振体应用于传感器理论灵敏度降低70.1%,理论有效测量范围提高129%。     

家用aPTT检测技术芯片修饰方法的研究

采用凝血检测光学透射比浊方法检测活化部分凝血活酶时间(aPTT), 尝试用聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和Parylene-C 3种疏水材料, 研究压电石英晶体微电平(QCM)传感芯片表面修饰。 修饰后,芯片品质用网络分析仪衡量,PE、PS和Parylene-C 3种疏水材料的疏水修饰接触角分别为92.3°、90.7°和93.3°。结果表 明,Parylene-C修饰后QCM芯片的品质提高,有效信号峰-峰值提高了11%;用于 光学aPTT检测 对比体现出良好重复性,血浆7次检测变异系数(CV)为1.51%, 重复性良 好,全血7次检测CV为1.15%。本文的Pary lene-C修饰QCM,可为家用aPTT检测仪器的开发提供参考。     

基于羟基磷灰石的QCM湿度传感器研究

随着物联网信息化技术的发展,湿度传感器检测精度的要求越来越高,研究具有更好湿敏特性的材料变得日益重要.采用溶胶凝胶法制备了一种具有均匀棒状结构、绿色无毒的羟基磷灰石纳米材料,并将其负载在石英晶体微天平(QCM)上,构筑了高稳定性和敏感性的湿度传感器.通过测量QCM的共振频移,研究了所构筑传感器的湿敏特性,其共振频移源于...     

用QCM分析ZnO纳米线在湿度检测中的响应

研究石英晶体微天平传感器上涂敷纳米ZnO膜,实现对湿度检测。实际测试结果涂敷纳米ZnO膜的石英晶体传感器在一定湿度范围的输出频率随测试的相对湿度变化。研究结果表明在湿度检测中,相对湿度越高,响应时间越长;涂敷膜越厚,频率变化越大,在相同的湿度下(高湿度)响应时间越长。     

大肠杆菌O157:H7压电免疫传感器研究及表征

构建了一种可以快速检测大肠杆菌O157:H7的石英微天平(QCM)压电免疫传感器,并用原子力显微镜(AFM)和电化学方法分别对传感的各个步骤进行了表征,整个检测系统均由实验室自己构建。利用QCM的金电极自组装膜特性、抗原抗体的特异性结合和结合后的频差改变(Δf)来检测溶液中O157:H7含量,最后对传感器的再生性进行了初步探索。结果显示,该检测系统可以在1.5h内检测2.0×102~2.0×108CFU/mL的目标菌,并可重复再生使用。     

体声波谐振器质量负载等效电感的量化方法

体声波(BAW)谐振器受到质量负载时,谐振器的Butterworth Van Dyke(BVD)电路模型中会增加1个质量负载等效电感,为得到该电感与负载质量的量化关系,以便对BAW传感器进行系统行为仿真,该文提出了3D多物理场-等效电路仿真对比建模的方法。通过对比COMSOL Multiphysics软件的3D多物理场仿真结果与ADS的等效电路仿真结果得到质量负载等效电感和负载质量的量化关系。以一个薄膜体声波谐振器(FBAR)为例,介绍了该方法的详细过程,并得到案例中的量化关系为:质量负载等效电感每增加1nH,负载质量增加0.1ng。最后将该量化关系应用于基于Pierce振荡器的BAW传感器检测电路的系统级行为仿真。仿真结果表明,质量负载等效电感每增加1nH,振荡频率减小6 MHz,即振荡频率的变化情况与等效电路仿真结果相吻合,从而验证了该检测电路能用于BAW传感器的频率信号的检测。该量化方法同样适用于石英晶体微天平(QCM)。     

Cu掺杂TiO2纳米晶粉体的形态及光电性能研究

TiO2纳米材料良好的光电性能,为其作为制备染料敏化太阳电池等新型太阳电池的光阳极材料提供了很好的应用基础。采用溶胶-凝胶法成功制备了Cu掺杂的TiO2纳米晶粉体,并利用XRD、EDS、TEM以及荧光分光光度计对样品进行了表征,研究了Cu掺杂对TiO2的物相类型、微观结构、晶粒尺寸以及光致发光性能的影响。结果表明,Cu掺杂使Cu2+取代Ti 4+进入TiO2的晶格中,在抑制TiO2晶粒生长的同时促进了TiO2的晶型转变,但这种抑制和促进作用会随着Cu掺杂量的增加而减弱。3%（原子分数）的Cu掺杂能够有效增强TiO2对光生电子的捕获能力,降低光生电子的复合速率,优化其光电性能。     

Research on structure of Cu2ZnSn(S, Se)4 thin films with high Sn-related phases

Cu2ZnSn(S, Se)4 (CZTSSe) thin films were deposited on flexible substrates by three evaporation processes at high temperature. The chemical compositions, microstructures and crystal phases of the CZTSSe thin films were respectively characterized by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Raman scattering spectrum. The results show that the single-step evaporation method at high temperature yields CZTSSe thin films with nearly pure phase and high Sn-related phases. The elemental ratios of Cu/(Zn+Sn)=1.00 and Zn/Sn=1.03 are close to the characteristics of stoichiometric CZTSSe. There is the smooth and uniform crystalline at the surface and large grain size at the cross section for the films, and no other phases exist in the film by XRD and Raman shift measurement. The films are no more with the Sn-related phase deficiency.     

Effects of different precursors on Cu2ZnSnS4 thin film solar cells prepared by sputtering method

In this study, the impacts of different precursors on Cu₂ZnSnS₄ thin film solar cells were investigated. The two kinds of precursors of (Cu+Sn)/Zn and (Cu+Sn)/ZnS were deposited on Mo-coated soda lime glasses by magnetron sputtering. Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) films based on different precursors were fabricated by soft annealing and following two-step sulfurization in sulphur vapour. The crystal structure, phase purity, surface morphology, composition and optical properties of CZTS films from different precursors were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and UV–vis–NIR spectroscopy, respectively. As a result, the CZTS thin films with smooth surface and uniform compositional ratio distribution were obtained from the precursors of (Cu+Sn)/ZnS. The best conversion efficiency of the fabricated CZTS film solar cell based on (Cu+Sn)/ZnS precursors was 3.36%.