石英晶体微量天平是一种基于石英晶体压电效应的高灵敏度质量传感仪器,能够实时、原位地检测纳克(ng)甚至皮克(pg)级的质量变化,广泛应用于物理、化学、生物、材料科学及环境监测等领域。其工作原理源于石英晶体的压电特性:当在石英晶片两面施加交变电压时,晶体会产生机械振动,且具有非常稳定的固有谐振频率。该频率与晶体的有效振荡质量密切相关。根据Sauerbrey方程,当质量吸附或沉积在晶体表面时,谐振频率会线性下降,频率变化量与附着质量成正比。因此,通过精确测量频率偏移,即可推算出表面质量的微小变化。
一、核心部件维护:石英晶体传感器
防污染与物理损伤
传感器内的晶片厚度仅0.2mm,易碎且对污染敏感。安装、携带或操作时需避免碰撞,防止晶片破裂或表面沉积带电污染物。
定期用w水酒精清洁传感器表面(需拧干绸布,避免液体渗入),若污染严重,可用丙酮或肥皂水轻拭,但需确保完q干燥后再使用。
避免在传感器附近使用对20MHz频率敏感的电子设备(如发射相同频率的仪器),防止电磁干扰影响测量精度。
存储与保管
长期存放时,需将传感器置于专用存放盒内,并充满填充液(如电极液),盖住填液孔以防止氧化或污染。
避免使用过期或变质的填充液,定期更换以保持传感器性能稳定。
二、工作环境控制
温湿度管理
石英晶体微天平对环境温度变化敏感,需保持工作区域温度稳定(建议15-30℃),湿度控制在30-65%RH(尽量接近50%RH),避免阳光直射或气流干扰。
远离空调、风扇等直吹源,防止温度波动或空气对流影响测量结果。
防静电与防磁
传感器表面易产生静电,需避免在干燥环境中操作,或使用防静电手套接触设备。
远离强磁场环境(如大型电机、变压器),防止磁场干扰石英晶体的压电效应。
三、操作规范与日常维护
安装与调试
安装时需确保控制器与探头的电缆长度匹配(默认5米,可定制),避免信号衰减。
探头应尽可能靠近被监测的关键敏感表面(如洁净间设备、真空环境部件),以获取最准确的污染沉积数据。
使用后清洁
每次使用后,用柔软毛刷清理称样室或传感器周围的杂物,再用布蘸少许乙醇擦拭称样盘或传感器表面。
避免使用强溶剂(如丙酮、甲苯)清洁,防止腐蚀传感器或控制器外壳。
定期校准与核查
根据使用频次制定期间核查周期(最长不超过半年),核查内容包括:
计量检定标志:检查是否齐全、清晰、牢固。
四角误差测试:将标准砝码依次放于承载器1/4面积的4个区域,每区域重复称量至少3次,确保每点法定允许差符合要求(一般最大允差<1mg)。
重复性测试:用50%最大称量重复测试至少3次,每次称量不得超最大允差。
若发现测量数据异常(如频率漂移、耗散因子突变),需立即重新校准或联系供应商维修。
四、长期停用与重启
停用保管
长期不使用时,需拆卸传感器并妥善包装,存放于干燥、避光的环境中。
控制器应断电保存,避免长期通电导致元件老化。
重启前检查
重启前需检查传感器是否受潮、污染或损坏,必要时更换填充液或晶片。
重新安装后需进行全范围校准,确保测量精度符合要求。
