QCM数据分析-何时使用粘弹性建模
马林Edvardsson 1923年1月17日 6分钟

QCM数据分析-何时使用粘弹性建模

如果你在工作中使用QCM分析,你可能会遇到两种常用的方法来量化表面结合质量,使用Sauerbrey方程或粘弹性模型。如您所知,应在特定条件下使用各自的方法。在这篇文章中,我们将解释何时应该使用粘弹性模型。

用粘弹性模型分析软层

假设您已经运行了一组成功的QCM测量,现在您想要分析数据并提取表面粘附层的质量。如果要分析的层是软的并且满足建模要求,那么应该使用粘弹性建模。那么,你怎么知道这层是不是软的呢?如果你正在使用multi-harmonic QCM-D,通过查看软层的关键特征较高的原始数据,可以直接评估该层的特征能量损失,即耗散位移ΔD大于零,扩散谐波,如图1所示。简而言之,根据经验,在以下情况下应使用粘弹性建模:

  • Δd > 0
  • 谐波的传播

ΔD大于零意味着与传感器表面接触的材料正在诱导能量损失。这发生在软膜,如生物分子或聚合物为基础的层,沉积时。扩展谐波揭示了层属性影响记录的信号,每个谐波将提供关于这些层属性的唯一信息。为了更详细地描述Voigt模型和在QSense Dfind中为粘弹性分析实现的方程,我们真的建议感兴趣的读者看看由Voinova等人。1

粘弹性层

图1。多谐波QCM-D数据显示了粘弹性层的特征-高耗散和扩散的谐波。

将尽可能多的谐波输入到粘弹性模型中

不像索尔布雷方程,其中只需要输入一个单一的频率作为方程来计算质量,来自多个谐波的信息是进行粘弹性分析的关键。

其原因是粘弹性模型包含若干未知参数,需要对数据进行拟合。而且,为了拟合未知参数,至少需要将相同数量的测量变量输入模型。根据使用的是频率无关模型还是频率相关模型,有三个或五个未知参数。如果您使用的是多重谐波QCM-D,每个谐波将提供两个参数,f而且D,因此对于频率无关的模型,至少需要捕获两个谐波,对于频率相关的模型,至少需要捕获三个谐波。捕捉f而且D对于三个谐波将给出六个测量变量,这在理论上足以输入频率相关模型。然而,只有当我们能够假设一个完美的测量和一个完美的模型时,这才足够。由于数据中总是存在噪声,而数学模型很少能完美地描述现实,因此最好使用尽可能多的可测量输入变量。如果您正在使用多谐QCM-D,因此我们建议您捕获f而且D尽可能多的谐波。

结束语

如果您正在对软膜进行QCM分析,并想要量化这些层的质量或厚度,那么粘弹性建模是可行的方法。如果您使用的是多谐QCM,原始数据将揭示该层是否软,以及要寻找的关键特征是否软

  • Δd > 0
  • 谐波的传播

即,如果满足这些条件,并且模型假设适用,则可以使用粘弹性模型来量化层质量。请注意,在建模时,重要的是要记住,当您将模型拟合到测量数据时,所获得的值必须在模型的上下文中解释。也就是说,如果模型不能准确地描述你的实验系统,那么从建模结果中得出的结论可能是不正确的。

下载下面的指南,了解更多关于何时使用粘弹性建模,以及如果您使用Sauerbrey方程来分析软层会产生什么后果。

我应该选择Sauerbrey还是粘弹性模型
指南

获得使用哪种量化方法的指导

指南Sauerbrey方程或粘弹性建模下载

参考

  1. V. Voinova, M. Rodahl, M. Jonson,和B. Kasemo“流固界面层状聚合物薄膜的粘弹性声响应:连续介质力学方法”,物理学报59 (1999)391-396

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