[发明专利]多参数在线检测的石英晶体微天平系统

说明书

本发明公开了一种多参数在线检测的石英晶体微天平系统，包括正面含有电极的石英晶体微天平，天平背面中间为参考感应层金薄膜，左边为检测介电常数的感应层金圆环，右边在为在微天平背面覆盖的金薄膜上方电镀的凸台阵列，为检测粘度和密度的感应层；中心开设有进样口和出样口的上封盖；中心开设有凹槽的中间层；位于上封盖和中间层之间的密封垫片；开设有与中间层电极通孔相对应通孔的下封盖。上、下封盖、中间层以及密封垫片组成了流通池结构，使待测物能同时流经石英晶体微天平的三个不同感应层，避免了液相环境不同引起的干扰。与现有技术相比，本发明在线检测待测物的多个参数，具有实时性强、检测灵敏度高、可靠性强等优点。

技术领域

本发明涉及传感器检测系统，尤其涉及多参数在线检测的石英晶体微天平系统。

背景技术

石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance，QCM)是一种高精度谐振式传感器，目前被广泛应用于镀膜厚度、生物化学液相和气相检测等方面的微小质量的检测，具有灵敏度高、结构简单、成本低，无需标记等优点。

传统的石英晶体微天平由石英晶片以及固定在晶片两侧的金属激励电极组成，构成厚度场激励模式。而横向场激励的石英晶体微天平(lateral fieldexcitation quartzcrystal microbalance，LFE-QCM)，与厚度场激励模式相比，其电极位于石英晶体微天平的同一侧，形成横向电场，从而使石英的另一侧也有电场。因此，横向场激励的石英晶体微天平除能检测待测物的机械特性外，还能检测其电学参数，如电导率以及介电常数。激励电极由两个焊接在晶片同一面的管座引脚导出，连接到测试仪器或谐振电路上。

目前，普遍采用5MHz或10MHz的低频石英晶体微天平检测液相待测物的电导率、介电常数、粘度、密度等，但现有的横向场激励模式的石英晶体微天平仅能检测待测物的一种特性，未能将多个参数进行同时测量。因此亟需设计一种带有多参数检测的石英晶体微天平，能够有效的检测待测液体的多个参数。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种多参数在线检测的石英晶体微天平系统，在同时检测待测物的多个参数的同时，提高了检测精度。

技术方案：多参数在线检测的石英晶体微天平系统，包括：

石英晶体微天平，正面含有三对相同的检测电极，每对电极之间开设有凹槽；背面设有三种不同的感应层，正中间完全覆盖的金薄膜为参考感应层，左边的金圆环为检测介电常数的感应层，右边在石英晶体微天平背面覆盖的金薄膜上方电镀的凸台阵列，为检测粘度和密度的感应层；

上封盖，中心开设有待测物流入的进样口和流出的出样口；

中间层，中心开设有凹槽，凹槽呈两级台阶向下，分别为一级台阶和次级台阶，一级台阶边缘开设有三对向下探头通孔，石英晶体微天平正面电极向下置于一级台阶上，次级台阶上每对电极之间设有振荡隔离台；

密封垫片，位于上封盖和中间层之间，密封垫片中心部分开设有通孔，该通孔与上封盖的进样口和出样口连通，形成流通池结构，待测物从进样口流入后，流经石英晶体微天平的背面金圆环、金薄膜和凸台阵列后，从出样口流出；

下封盖，开有与中间层的三对电极通孔相对应的通孔。

检测电极呈半圆形，向两边延伸至石英晶体微天平边缘，以方形作为电极引出管脚。

凸台阵列为正方形，边长与检测电极直径相同，凸台阵列高度范围为1～5μm。

金圆环外径与检测电极直径相同。电极之间的凹槽长度与检测电极直径相同。密封垫片的厚度范围为100μm-1000μm。

上封盖、中间层和下封盖的材料为石英玻璃或有机玻璃。