石英晶體微量天平是一種基于石英晶體壓電效應(yīng)的高靈敏度質(zhì)量檢測(cè)儀器，其測(cè)量精度可達(dá)納克級(jí)，比傳統(tǒng)電子微天平靈敏度高1000倍，理論上可檢測(cè)單分子層或原子層級(jí)別的質(zhì)量變化。該技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶體表面質(zhì)量變化引起的頻率偏移，結(jié)合精密算法實(shí)現(xiàn)微質(zhì)量測(cè)量，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

　　石英晶體微量天平的核心在于利用石英晶體的壓電效應(yīng)：當(dāng)交變電場(chǎng)施加于晶體電極時(shí)，晶體產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)并形成穩(wěn)定諧振頻率。若電極表面吸附物質(zhì)，晶體質(zhì)量增加會(huì)導(dǎo)致諧振頻率線性下降，通過(guò)Sauerbrey方程可將頻率變化量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量增量。

　　石英晶體微量天平的使用方法：

　　一、準(zhǔn)備工作

　　選擇設(shè)備與配件

　　根據(jù)測(cè)量需求選擇合適型號(hào)的QCM，確保其精度（可達(dá)納克級(jí)）和測(cè)量范圍符合實(shí)驗(yàn)要求。

　　選用兼容的石英晶片，常見覆蓋材料包括金、ITO導(dǎo)電玻璃等，需根據(jù)樣品特性選擇。

　　準(zhǔn)備制樣工具，如真空鍍膜設(shè)備（s選）、噴霧裝置或電鍍?cè)O(shè)備，確保樣品均勻涂布在電極表面。

　　環(huán)境與設(shè)備檢查

　　將QCM放置在平穩(wěn)、抗振的工作臺(tái)上，遠(yuǎn)離門窗、空調(diào)出風(fēng)口等氣流不穩(wěn)定區(qū)域。

　　檢查設(shè)備水平狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)底座旋鈕使氣泡位于水平儀中心。

　　用干凈柔軟的綢布擦拭設(shè)備外殼與秤盤，清除灰塵和雜物，避免影響測(cè)量準(zhǔn)確性。

　　預(yù)熱與校準(zhǔn)

　　連接電源后預(yù)熱15-30分鐘（部分型號(hào)需30-60分鐘），使內(nèi)部傳感器和電路達(dá)到穩(wěn)定工作溫度。

　　在未加載樣品的情況下，記錄晶體振蕩頻率作為基準(zhǔn)值，完成初始校準(zhǔn)。

　　二、儀器操作

　　安裝石英晶片

　　將預(yù)處理（如清洗、干燥）后的石英晶片安裝到儀器探頭部位，確保與夾具接觸良好且無(wú)松動(dòng)。

　　避免用手直接接觸晶片，防止污染或損壞。

　　設(shè)置測(cè)量參數(shù)

　　使用配套軟件設(shè)置測(cè)量時(shí)間、頻率范圍等參數(shù)。

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇測(cè)量模式：

　　單點(diǎn)測(cè)量法：適用于質(zhì)量變化較大的樣品，僅使用一個(gè)頻率點(diǎn)測(cè)量。

　　雙點(diǎn)/三點(diǎn)測(cè)量法：通過(guò)計(jì)算頻率差消除溫度等干擾因素，適用于質(zhì)量變化較小的樣品，精度更高。

　　啟動(dòng)測(cè)量

　　開啟儀器，軟件將實(shí)時(shí)記錄石英晶體振蕩電路輸出電信號(hào)的頻率變化。

　　頻率變化與晶體表面質(zhì)量變化成正比，軟件自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為質(zhì)量數(shù)據(jù)。

　　三、測(cè)量步驟

　　加載樣品

　　將樣品緩慢滴加到石英晶體表面，確保均勻分布。

　　若需原位檢測(cè)，可先在檢測(cè)池中加入背景溶液（如水、緩沖液），待基線穩(wěn)定后再加入樣品液。

　　觀察與記錄

　　持續(xù)觀察頻率變化，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄最終值。

　　部分QCM支持同步電化學(xué)掃描或溫度控制，可獲取更豐富的在線信息（如吸附層厚度、粘彈性結(jié)構(gòu)）。

　　結(jié)束測(cè)量

　　實(shí)驗(yàn)完成后，小心取下石英晶片，用適當(dāng)溶劑清洗并干燥，以備下次使用。

　　關(guān)閉儀器電源，清理工作臺(tái)面。

　　四、數(shù)據(jù)處理與維護(hù)

　　數(shù)據(jù)分析

　　根據(jù)測(cè)量目的計(jì)算樣品的質(zhì)量變化、吸附層厚度等信息。

　　評(píng)估測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，分析誤差來(lái)源（如溫度波動(dòng)、樣品不均勻）并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

　　日常維護(hù)

　　定期使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)設(shè)備，確保測(cè)量精度。

　　長(zhǎng)期不用時(shí)，罩上防塵罩并存放在干燥、清潔環(huán)境中，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

　　避免晶體過(guò)載，防止損壞；保持儀器清潔，防止樣品污染。