石英晶體微量天平是一種基于石英晶體壓電效應的高靈敏度質量傳感儀器,能夠實時、原位地檢測納克(ng)甚至皮克(pg)級的質量變化,廣泛應用于物理、化學、生物、材料科學及環境監測等領域。其工作原理源于石英晶體的壓電特性:當在石英晶片兩面施加交變電壓時,晶體會產生機械振動,且具有非常穩定的固有諧振頻率。該頻率與晶體的有效振蕩質量密切相關。根據Sauerbrey方程,當質量吸附或沉積在晶體表面時,諧振頻率會線性下降,頻率變化量與附著質量成正比。因此,通過精確測量頻率偏移,即可推算出表面質量的微小變化。
一、核心部件維護:石英晶體傳感器
防污染與物理損傷
傳感器內的晶片厚度僅0.2mm,易碎且對污染敏感。安裝、攜帶或操作時需避免碰撞,防止晶片破裂或表面沉積帶電污染物。
定期用w水酒精清潔傳感器表面(需擰干綢布,避免液體滲入),若污染嚴重,可用丙酮或肥皂水輕拭,但需確保完q干燥后再使用。
避免在傳感器附近使用對20MHz頻率敏感的電子設備(如發射相同頻率的儀器),防止電磁干擾影響測量精度。
存儲與保管
長期存放時,需將傳感器置于專用存放盒內,并充滿填充液(如電極液),蓋住填液孔以防止氧化或污染。
避免使用過期或變質的填充液,定期更換以保持傳感器性能穩定。
二、工作環境控制
溫濕度管理
石英晶體微天平對環境溫度變化敏感,需保持工作區域溫度穩定(建議15-30℃),濕度控制在30-65%RH(盡量接近50%RH),避免陽光直射或氣流干擾。
遠離空調、風扇等直吹源,防止溫度波動或空氣對流影響測量結果。
防靜電與防磁
傳感器表面易產生靜電,需避免在干燥環境中操作,或使用防靜電手套接觸設備。
遠離強磁場環境(如大型電機、變壓器),防止磁場干擾石英晶體的壓電效應。
三、操作規范與日常維護
安裝與調試
安裝時需確保控制器與探頭的電纜長度匹配(默認5米,可定制),避免信號衰減。
探頭應盡可能靠近被監測的關鍵敏感表面(如潔凈間設備、真空環境部件),以獲取最準確的污染沉積數據。
使用后清潔
每次使用后,用柔軟毛刷清理稱樣室或傳感器周圍的雜物,再用布蘸少許乙醇擦拭稱樣盤或傳感器表面。
避免使用強溶劑(如丙酮、甲苯)清潔,防止腐蝕傳感器或控制器外殼。
定期校準與核查
根據使用頻次制定期間核查周期(最長不超過半年),核查內容包括:
計量檢定標志:檢查是否齊全、清晰、牢固。
四角誤差測試:將標準砝碼依次放于承載器1/4面積的4個區域,每區域重復稱量至少3次,確保每點法定允許差符合要求(一般最大允差<1mg)。
重復性測試:用50%最大稱量重復測試至少3次,每次稱量不得超最大允差。
若發現測量數據異常(如頻率漂移、耗散因子突變),需立即重新校準或聯系供應商維修。
四、長期停用與重啟
停用保管
長期不使用時,需拆卸傳感器并妥善包裝,存放于干燥、避光的環境中。
控制器應斷電保存,避免長期通電導致元件老化。
重啟前檢查
重啟前需檢查傳感器是否受潮、污染或損壞,必要時更換填充液或晶片。
重新安裝后需進行全范圍校準,確保測量精度符合要求。
