石英晶體微天平是一種非常靈敏的質(zhì)量檢測儀器，其測量精度可達納克級，比靈敏度在微克級的電子微天平高100倍，理論上可以測到的質(zhì)量變化相當于單分子層或原子層的幾分之一。石英晶體微天平系統主要由電子振蕩電路、頻率計數器和壓電石英晶體3部分組成。石英晶體微天平測量精度為±1.5ppm；小測量為1ng；頻率范圍大于5MHz；RS232接口。

　　石英晶體微天平利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質(zhì)量變化轉化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化，進(jìn)而通過(guò)計算機等其他輔助設備獲得高精度的數據。石英晶體微天平所具有的高靈敏度和實(shí)時(shí)測量質(zhì)量改變的特點(diǎn)使其在化學(xué)和生物醫學(xué)研究領(lǐng)域的應用備受關(guān)注。

　　石英晶體微天平主要由石英晶體傳感器、信號檢測和數據處理等部分組成。石英晶體傳感器的基本構成大致是：從一塊石英晶體上沿著(zhù)與石英晶體主光軸成35°15'切割(AT—CUT)得到石英晶體振蕩片，在它的兩個(gè)對應面上涂敷銀層作為電極，石英晶體夾在兩片電極中間形成三明治結構。在每個(gè)電極上各焊一根引線(xiàn)接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，石英晶體微天平其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

　　石英晶體微天平的其他組成結構在不同型號和規格的儀器中也不盡相同，可根據測量需要選用或聯(lián)用。一般附屬結構還包括振蕩線(xiàn)路、頻率計數器、計算機系統等；石英晶體微天平此基礎上還包括恒電位儀、電化學(xué)池、輔助電極、參比電極等；另外經(jīng)常加裝一些輔助輸出設備，例如顯示器、打印機等。

　　石英晶體微天平技術(shù)的核心是石英晶體傳感器，它由石英晶體夾在兩片電極中間形成三明治結構。在電極兩端加入一個(gè)交流電壓，在傳感器的共振頻率處引發(fā)一個(gè)小的剪切振動(dòng)，當交流電壓關(guān)閉后，振動(dòng)呈指數衰減，這個(gè)衰減被記錄下來(lái)，得到共振頻率(f)和耗散因子(D)兩個(gè)參數。

　　對于薄層硬質(zhì)薄膜，可根據傳感器振動(dòng)計算吸附層的質(zhì)量。當沉積的薄膜松散和粘性時(shí)，能量通過(guò)薄膜上的摩擦被消耗，傳感器的振動(dòng)發(fā)生衰減，耗散因子提供了傳感器上吸附的薄膜的結構信息。通過(guò)使用多個(gè)頻率和耗散因子數據，石英晶體微天平可以計算得到質(zhì)量、厚度、粘度和彈性。