基于横向场激励模式的石英晶体微天平的研究

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1、〇２８６Ｊ＿分类号：ｒ—ｆｌ２＿一；、＇，卢，密巧：公巧乂ＵＤＣ．：６８１２■学号：１３２６４２—？左＾—？下ｒ立二Ｉ三‘＆？ｔ可呵巧ｒ哪邱；；１廉；＊么表南：ｋ嗦工程硕±学位论文基于横向场激励模式的石英晶体微天平的研究（学位论文形式：应用硏究）研巧生姓名：孔巧导师姓名：巧金星申请学化类别工涅巧＋学位授予单位东巧大学工括领迸名栋化Ｓ化ａｏ：程论义答辩日期２０１６年６月２曰研巧方向葡控巧乂与智能《统学位授予日期２０１６年月日答縣寒员矣主席李化ｔ评阅人埋实

2、刘＊２０１６年０６月０２日来菊大？參硕壬学位论文基于橫向场激励模式的石英晶体微天平的研究专业名砍：化器化表工程：孔婷研究生姓名导师巧名：梁金星ＳＴＵＤＹＯＮＡＵＡＲＴＺＣＲＹＳＴＡＬＱＭＩＣＲＯＢＡＬＡＮＣＥＵＮＤＥＲＬＡＴＥＲＡＬＦＩＥＬＤＥＸＣＩＴＡＴＩＯＮＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆｇＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＫＯＮＧＴｉｎｇＳｕ

3、ｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＡ化？ｄａｔｅＰｒｏｆ．ＬＩＡＮＧＪｉｎｇｘｉｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎｅ２０１６巧南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中時别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

4、明确的说明并表示了谢意。＇：為、曰巧：如！（？．研究生签名＞斗东南大学学位论文使用授权齊明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文挡，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质一论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借词，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授化东南大学研究生院办理。化＞，ｉｔ研究生签名：＾＾＾：＿导师签名＾＾＾＿＾＾期叫＾摘要具有标准电极结构

5、的石英晶体微天平（Ｑｕａｒｔｚｃｒｙｓｔａｌｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ，ＱＣＭ）己经被（ＴｈｉｉＴＦＥ广泛地应用于液相化学传感器的研究，厚度场激励ｃｋｎｅｓｓｆｉｅｌｄｅｘｃｔａｔｉｏｎ，）的检测机理主要是基于机械负载效应，如粘度、密度和质量等。然而在实际应用中对于液，ＣＭ存在很大的局限性体电特性变化的检测也是至关重要的所Ｗ传统的Ｑ。基于横向场激励（Ｌａｔｅｒａｌｆｉｅｌｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ＬＦＥ）的ＱＣＭ则采用了不同的电极结构，两个电极分一ｃｏｕ布在石英晶片的同面，保证了与体声波（Ｂｕｌｋａｓｔｉｃｗａｖｅ，ＢＡＷ）伴随的电场

6、能够更多地进入到被测液体中。本文介绍了ＱＣＭ的基本工作原理，推导了其谐振频率变化与其表面质量变化的关系；从振动模式、压电稱合系数和频率温度系数Ｈ方面考虑ＣＭ选择ＡＴ切，解释了Ｑ石英晶体的原因一ＬＦＥＭ。在进行了充分的理论分析之后，提出了种模式的高频ＱＣ传感器，并与流动注射技术相结合，组成了高灵敏度的测试系统。系统的研制主要包括＂＂ＱＣＭ芯片、流通池和振荡电路的设计与制作。芯片采用反台阶式结构，既可（ｉｉｌ提－ＬＦＥ器高质量频率灵敏度，又能够保持机械强度；分析了件的能陷现象，发现传统的ＬＦＥ器件不具有能陷效应一一，并且提出了种能产生

7、能陷模的电极结构。设计了种具有接触式弹黃针电极的Ｈ层式流通池结构，具有装卸方便、可重复利用等优点。分析ＱＣＭ一振荡电路的基本工作原理，并设计了种能够应用于高频ＬＦＥ传感器液相检测的振荡电路。最后设计了几组实验，研究了ＣＭ传感器的基本电学特性Ｌ义及作为液相检测Ｑ，和免疫传感器的性能。对于基本频率在４０ＭＨｚ左右的高频ＱＣＭ芯片，通过阻抗分析一仪测试，在空气里的Ｑ值达到两万Ｗ上ａＣＩ，纯水中在千左右。选用不同浓度的Ｎ溶液和甘油水溶液进行实验，证明了ＬＦＥ传感器不仅具有机械特性灵敏度，还具有极高的液体电特性灵敏度。而且本论文