新型耗散型电化学石英晶体微天平的研制

针对目前商品化的石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器存在的功能单一、耗材昂贵等问题,基于正交解调法阻抗分析原理,本研究搭建了新型QCM仪器系统。在此仪器系统中,通过嵌入式软件和硬件电路的深度结合,实现了较宽的频率范围内石英晶体谐振频率自动匹配和精确测量,并引入了电容补偿电路对石英晶体谐振片的静态电容进行实时补偿,从而消除了较高弹性负载情况下谐振频率的测量误差。通过对不同粘弹性负载环境、连续小质量负载添加、电化学联用测试等多个实验对所搭建仪器的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明,研制的QCM仪器系统适用的石英晶体频率范围较宽,可对石英晶体谐振片的静态电容进行自动补偿,频率测量精度可达0.1 Hz,并且能够实时、连续地测量耗散因子,能与多种电化学方法联用,具有功能丰富、耗材成本低等优点。