[实用新型]基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感检测技术领域，涉及一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

背景技术

石英晶体微天平（Quartz crystal microbalance, QCM）是一种新型传感测量技术，它是利用石英晶体谐振频率的变化与晶体电极表面沉积的物质质量之间成正比例关系，可检测电极表面ng甚至pg级的质量变化及溶液的粘度、密度、阻抗、介电常数等参数的变化，因具有灵敏度高、响应快速、操作简便和价格低廉的特点而广泛应用于大气污染物、生物分子等物质的检测。

石英晶体微天平传感器的核心部件是石英晶体片上金属电极的安装使用，目前较通用的电极材料有：金、银、铝，因石英晶体片光滑、附着力小，安装时通常在电极材料与石英晶体片之间先加镀一层金属铬，以增强电极材料在石英晶体片上的附着力，因此，加镀的金属铬层对石英晶体微天平传感器的制作具有十分重要的作用。然而，金属铬镀层在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中具有好的化学稳定性，但能溶于氢卤酸（如盐酸）和热的硫酸中，使其应用受到限制；金属钛则具有这方面的优越性，因为钛是一种高强度、低质量的金属，具有优良的抗腐蚀能力—几乎与铂一样好。此外，由于金价格昂贵，在金属钛和金之间加镀金属银，能有效降低镀金层的厚度—金的使用量，从而降低整个石英晶体微天平传感器的成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器，在金属钛和金之间加镀金属银，可降低传感器的成本。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个石英晶体片，所述石英晶体片表面是镀钛膜层，所述镀钛膜层表面是镀银膜层，所述镀银膜层表面是镀金膜层，从而形成一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

值得注意的是，采用真空镀膜和掩膜版技术，容易控制金属镀膜厚度和大小。本实用新型所述镀钛膜层厚度为1 ~ 50 nm，所述镀银膜层厚度为20 ~ 200 nm，所述镀金膜层厚度为20 ~ 200 nm，所述石英晶体片的基频为4 ~ 20 MHz。并且由于基底材料是金属钛，强度和抗腐蚀性能好，与传统Cr/Au镀层相比，Ti/Ag/Au镀层的化学性质稳定，频率稳定度高。而且，在控制电极材料厚度的情况下，在金属钛和金之间加镀金属银，有效降低了镀金层的厚度，减少了金的使用量，从而降低了整个石英晶体微天平传感器的生产成本。

因此，本实用新型的有益效果是，所述基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器具有制作简单、成本低廉、灵敏度高、抗腐蚀性和稳定性好等优点，优于传统的石英晶体微天平传感器。

附图说明

图1是基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器剖面示意图。

图1中，1. 石英晶体片，2. 镀钛膜层，3. 镀银膜层，4. 镀金膜层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型发明作进一步的说明：

如图1所示，一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个基频为8.0 MHz的石英晶体片1，利用真空镀膜技术在所述石英晶体片1表面镀20 nm厚度的钛膜层2，在所述镀钛膜层2表面镀130 nm厚度的银膜层3，在所述镀银膜层3表面镀50 nm厚度的金膜层4，从而形成一种基于钛基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

由于基底材料是金属钛，强度和抗腐蚀性能好，与传统Cr(20nm)/Au(180nm)镀层相比，Ti(20nm)/Ag(130nm)/Au(50nm)镀层的化学性质稳定，频率稳定度高，且大大减少了金的使用量而降低了石英晶体微天平传感器的生产成本，可广泛应用。