[发明专利]一种插拔式安装的石英晶体检测池

说明书

本发明涉及一种插拔式安装的石英晶体检测池，属于检测池技术领域。解决了现有技术中石英晶体检测池的安装难度大，对芯片保护性差，功能单一，可拓展性弱的技术问题。本发明的检测池，包括石英晶体固定模块、检测池模块和检测池固定模块；石英晶体固定模块包括上夹板、下夹板、导电铜针、弹性铜片和磁铁；检测池模块包括第一底座、检测池固定座和检测池；检测池固定模块包括第二底座和固定框架。该检测池通过模块化的组合，易于石英晶体的安装，也易于各模块的维护保养；稳定性好，拓展性强；适用于市场上绝大多数的石英晶体与不同体系的检测方式，支持两个电极触点在同一面或电极触点在两面的石英晶体等不同石英晶体规格。

技术领域

本发明属于检测池技术领域，具体涉及一种插拔式安装的石英晶体检测池。

背景技术

石英晶体微天平(QCM)是一种的高精度谐振式质量测量仪器，其测量精度可达到纳克级以上，其具有高的测量精度，简单的系统结构，较低的使用成本，因而被科研工作者广泛关注和重视。QCM目前已经被广泛应用于液相、气相、固相测量中，研究范围涉及生物、医学、化学、环境监测、航空航天等众多领域。通过各领域的科研工作者发展了多种新型QCM，如电化学联用的EQCM，带阻抗分析功能的QCM(impedance QCM,i-QCM)或带能量耗散监测功能的QCM(QCM with dissipation,QCM-D)，不同类型的QCM根据自身独特性质具有不同的检测池。

QCM检测原理主要是石英晶体的谐振频率与自身厚度成反比，当被测物质通过在石英晶体表面发生吸附或固定时，石英晶体自身的谐振频率会发生偏移。通过检测偏移量可对反应的性质进行表征。基于Sauerbrey公式，对于5MHz基频的石英晶体，1Hz的频率偏移质量的改变为17.7ng·cm-2·Hz-1，石英晶体的厚度为0.334mm。而对于27MHz的芯片，产生1Hz的偏移质量的改变为0.6ng·cm-2·Hz-1，石英晶体的厚度为0.062mm。虽然基频的提高可以提高检测精度，但高基频的石英晶体造价成本高，并且极易受损，难以安装发生谐振。普遍通过提高谐振次数来代替高基频的石英晶体，如对于9M的基频的石英晶体，仪器施加三倍谐振频率达到27MHz以达到与27MHz相同的测量效果。故而市场上主流石英晶体的基频为5MHz～10MHz，石英晶体直径14～15mm，但市场上对于石英晶体芯片存在多种，普遍的石英晶体正反两面电极接触点在不同两面，另一种为两面的电极接触点在同面。

检测池测量时，需要令石英晶体一面与溶液接触，另一面与空气接触这样才能通过电极两面施加的电压令石英晶体产生形变。常规检测池主要起两种作用：

1、令石英晶体作为激励电极，通过检测谐振频率进而获取QCM表面质量、耗散因子等信息；

2、作为电化学体系工作电极，与参比电极、对电极形成三电极体系用于获取电化学参数测量。市场上的石英晶体检测池普遍安装复杂，使用多个螺丝进行旋拧安装，但螺丝安装时，石英晶体往往受力不均，致使石英晶体损坏或在安装过程中石英晶体由于晃动错位，导致安装失败。并且要求石英晶体振动时主要集中在点在电极区，才能具有较高的Q值，所以安装时要尽可能减少石英晶体所受张力。检测池静态压力对频率没有影响，所以检测池种液体高度对频率影响无关。

市场上石英晶体检测池安装，主要问题为：

1、通过先将石英晶体固定在底座上，再通过螺丝将上盖与底座固定，再固定时石英晶体容易损坏或发生移动，导致驱动电路无法通过检测池发生谐振。

2、常规石英晶体芯片的基频为5-10M，基频不同的石英片厚度不一，频率越高厚度越薄。常规石英晶体检测池安装为通过螺丝进行固定，若螺丝过紧容易对石英晶体芯片造成损坏。

总体而言，目前市场上石英晶体检测池的安装难度大，对芯片保护性差，功能单一，可拓展性弱。

发明内容