石英晶体微量天平，通常被称为QCM，自60年代以来一直被用于监测薄膜沉积和薄膜表征。那么这项技术是如何工作的呢?
核心的药物技术是石英晶体。QCM传感器由夹在两个电极之间的薄石英晶体盘制成，如图1A所示。石英是压电材料，即机械变形引起材料中电荷运动的材料，反之亦然，即施加电场将引起机械变形。实际上，如果在QCM传感器电极上施加电压，它将改变形状。它如何改变形状取决于晶体被切割的方式和电压的方向。QCM应用中使用的石英晶体以这样一种方式切割，所产生的变形将圆盘沿厚度方向剪切，如图1B所示。如果施加交流电压，圆盘将与施加电压同步来回振荡，如图1C所示。
图1。a .)QCM传感器的示意图侧视图和俯视图。QCM传感器由石英晶体盘制成，夹在两个金属电极之间。b .)在磁盘上施加电压会使它变形。变形的方向取决于施加电压的符号和晶体切割。c .)当对石英晶体施加交变电压时，它会来回振荡。
在某个频率下，f时，振荡盘将发生共振。共振条件在公式1中描述，是圆盘厚度h的函数。参数λ， υ问和分别是波长，声速石英和泛音数。
F = n·υ问/λ = n·υ问/ (2 h) (1)
从这个方程可以看出，圆盘越厚，共振频率越低。因此，有关共振频率的信息可以揭示圆盘的厚度。在此基础上，Günter Sauerbrey在1959年提出了一个关系式，即所谓的索尔布雷方程．该关系式是说，如果传感器圆盘上加载了一层由其他材料制成的刚性薄膜，该薄膜与振动传感器紧密耦合，传感器的谐振频率会发生比例变化。也就是说，当振动传感器的质量增加或减少时，将会有相应的频率变化。因此，可以通过测量共振频率来揭示质量或厚度的变化，QCM技术由此诞生。
综上所述，QCM是实时的，表面敏感技术的变化质量或厚度由粘附在石英晶体表面的层组成。这是通过测量石英晶体在驱动电压激励下谐振频率的变化来实现的。
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