[实用新型]简易真空压电传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，确切地说是一种简易真空压电传感器。

背景技术

压电传感器是一种对质量高度敏感的传感器，可以检测纳克级的质量变化，同时对溶液的粘密度变化也有响应，目前应用最广泛的传感器为石英晶体微天平(QCM)，其缺点是：振荡能力差，质量负载能力小，对高粘度液体的频率响应差。虽然近年来新型晶体材料不断出现，但真正能应用于压电传感器的却很少。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种不仅也具有纳克水平的质量灵敏度，而且其振荡能力比QCM更强、质量负载能力更大、对高粘度液体也有很好频率响应的简易真空压电传感器。

本实用新型是这样实现的：该传感器由玻璃容器、玻璃环、硅酸镧镓晶片、入口玻璃管、旋塞、微量注射器、锥形管、出口玻璃管及金膜电极组成，金膜电极为“钥匙孔”形，是用真空喷镀方法分别在晶片两面喷镀而成，然后用硅橡胶将晶片固定于玻璃环上构成检测池，置于长方体玻璃容器中，玻璃容器上方插两根带旋塞的玻璃管，一根与锥形管和注射器相连，作为气体入口，试剂由注射器注入锥形管并由干燥氮气导入容器，另一根作为气体出口与真空泵相连。

本实用新型的优点是：同样具有纳克水平的质量灵敏度，而且其振荡能力比QCM更强，质量负载能力更大，对高粘度液体也有很好的频率响应，并提供了一种简易真空环境；该装置所用材料、设备来源丰富，价廉易得，因此大大降低了成本，其制作方法简单，试剂需用量小，对环境污染轻，在对真空度要求不高的情况下，能很好地满足实验要求。

附图说明

图1是本实用新型结构的示意图。

图2是检测池的俯视图。

图3是检测池的仰视图。

图中：1.玻璃容器、2.玻璃环、3.硅酸镧镓晶片、4.入口玻璃管、5.旋塞、6.微量注射器、7.锥形管、8.出口玻璃管、9.金膜电极。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明：该传感器由玻璃容器1、玻璃环2、硅酸镧镓晶片3、入口玻璃管4、旋塞5、微量注射器6、锥形管7、出口玻璃管8及金膜电极9组成，所用硅酸镧镓晶片基频为9——10MHz，晶体面积14×14mm，采用真空喷镀方法在晶片的双面制备两个“钥匙孔”形的金膜电极，电极直径为5-8mm，通过导线与高性能阻抗分析仪的测量端相联，阻抗分析仪由计算机控制并实现数据采集和分析；将晶片用704硅橡胶固定在内径9-13mm，外径30——50mm，厚度3-8mm的玻璃环上构成检测池，下部加一底座固定后置于密闭的长方体玻璃容器中，容器体积约为4.8升，共有四个开口与外界相连，下面两开口引出导线，上面两开口插带旋塞的玻璃管，一管用于试剂的导入，另一管通过一段橡胶管与真空泵相连，用于抽真空，所有开口处均用环氧树脂密封好，保证容器不漏气。

利用该装置可实时监测离子液体对各种有机溶剂的吸附性能及吸附后物理性质的变化。离子液体是指在-30℃～50℃下呈液态的由离子构成的物质，是目前引起人们广泛研究兴趣的新型绿色溶剂。利用LCM对与之接触的液体的粘度有频率和阻抗响应这一特点，可实时监测离子液体在吸附有机溶剂蒸气过程中的粘度变化曲线，为实时监测液体的粘度变化提供了一种快速有效的方法。以离子液体溴代1-甲基-3-正辛基咪唑(缩写为[C₈mim][Br])为例，在检测池中加入一薄层离子液体，放入玻璃容器中后开始抽真空，待传感器响应频率稳定后关闭真空泵。将有机溶剂(如乙醇、丙酮、氯仿、四氯化碳、甲苯等)用微量注射器注入图中所示锥形管中，同时打开旋塞，向管中通入干燥N₂(消除空气中水分的干扰)，由N₂将溶剂导入测定容器中，有机溶剂在容器中挥发成蒸气并在离子液体膜上吸附；在脱附实验中，采用抽真空的方法加速有机溶剂从离子液体膜中的逸出速度。在整个吸附和脱附过程中，离子液体的粘度随吸附量的变化而变化，这一变化过程可用LCM的粘度响应模式予以监测。由于离子液体对有机溶剂具有极好的吸附和脱附性能，在作完一次实验后不用处理即可进行下一次测定，连续性好，离子液体和晶片的利用率高，减少了不必要的损失。对该装置稍作改动即可用作其他质量传感器。