可调基准频率源的便携式石英晶体微天平分析仪

基于差频方法开发了一款石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器.测试结果表明,参考标准晶体与检测晶体的差频值在±10～±30 kHz范围内,精确度小于0.0028％(差频数据的相对误差),准确度小于0.2825％(差频理论值与测量值误差).本研究利用DDS数字发生器产生可调的基准频率源,使差频值在最优范围内,设计制作了基于Arduino单片机作为核心控制源的便携式石英晶体微天平分析仪.仪器拥有3.5寸液晶屏显示动态曲线,SD卡同步存储数据,可根据实验条件调节基准频率.气相与纯水中的平均频率漂移值小于0.13 Hz/min与0.23 Hz/min,表明仪器有较好稳定性.仪器差频响应与NaCl溶液浓度呈良好线性关系,相关系数为0.9891.不同粘度丙三醇的响应实验表明,Δf与(ηlρl)1/2呈线性关系,说明仪器响应性良好.同时,本仪器还可与电化学工作站联用,用于Cu沉积过程在线检测,1 ng的Cu引起0.61 Hz频率的变化,为理论值的82.4％.