基频下的薄刚性膜
气相均匀、声学上薄且刚性耦合的膜,其频移与单位面积质量成正比。石英密度和剪切模量决定灵敏度。
IN16 · 薄膜拖慢剪切振动
晶体频率下降了,什么时候才能换算成新增质量? 薄而刚性耦合的膜跟着石英剪切,增加惯性,共振频率便下降。先用相容空白去掉基线漂移,才能换算单位面积质量。液体拖曳和柔顺连接也会改变频率与损耗,单看频移无法认定干质量。
给剪切振动的石英镀膜,比较干燥、液体与柔顺负载。先拟合已存电流扫描,再把适用的频移换算成面密度。
模拟复电流ADC观测
ADC在每个频率示值处保存两个有效值电流分量。独立电流标准给出复比例与偏置,已知频率和温度参考给出各自标度。三个洁净干空白只在所测温度之间去除这里假定的二次温漂。新控件或新标准不替换旧扫描内的条件。假定均匀权重的有效面积为0.20平方厘米,总质量还须使用这个面积。这里不提供统计置信区间或商用不确定度。
采用5兆赫AT切石英基频厚度剪切的小负载模型。均匀、刚性耦合的气相薄膜采用Sauerbrey关系;单面牛顿液体同时改变频率和阻尼。本干质量估计器对液体或柔顺负载不提供质量。其它液相QCM测量可配合相同液体参考和额外假设,测定刚性增量。柔顺情形是一块通过弹簧与阻尼连接的集中质量,不是有限厚度黏弹膜反演;不唯一推断膜模量,也不分别反推液体密度和黏度。
剪切位移放大百万倍,石英厚度放大12倍,薄膜厚度放大5万倍;以每秒0.65周慢放。液体示踪点的法向高度放大5000倍,以显示模型中的Stokes穿透;整体液滴外形为示意。金电极厚度和支架尺寸为示意。不计实际薄膜与密封形变、空间灵敏度权重、非线性压电响应、液体导电、表面粗糙度及温度瞬态。温度只改变给定的石英基线;液体黏度和密度作为该温度下的独立输入。
物理教程
背景电极间电压让石英两面朝相反方向横向运动。刚性膜跟着表面走,液体也会从这种运动中取走能量。
为什么值得理解频率很容易精细计数,一次下降却可能有几种物理原因。
先抓重点
气相均匀、声学上薄且刚性耦合的膜,其频移与单位面积质量成正比。石英密度和剪切模量决定灵敏度。
电流既能给并联电容充电,也能驱动运动支路。拟合复电流的两个分量,才能把并联通道与串联共振分开。
这里的半宽是电导半功率全宽的一半。耗散因子取这个欠阻尼BVD模型的共振品质因数倒数。
容易误解任何频率下降都能套同一个灵敏度。
正确理解液体拖曳、柔顺运动与温度也会移动共振。样品模型和空白必须支持质量换算。
容易误解直接找总导纳幅值最高点。
正确理解并联电容会改变总幅值。要把它与运动支路一起拟合,才能找到串联共振。
拖动信号源旋钮,让驱动频率穿过共振。
你会看到: 驱动频率立即变化,剪切振幅与电流都来自同一个BVD电路。比较“刚性薄膜”和“更多刚性膜”。
你会看到: 均匀惯性负载增大,拟合中心下移,低损耗线宽几乎不变。选择“裸晶片接水”,再选“更黏的液体”。
你会看到: 中心和线宽同时改变。本干质量估计器保留这两项观测,停止给出质量值。选择“柔顺连接”。
你会看到: 弹簧与阻尼连接改变薄膜跟随程度,并消耗振动能量。一对频率和线宽不能唯一确定全部膜性质。先采集独立标准和洁净晶片干空白温度组,再保存样品。
你会看到: 每次扫描保留原标准。三个空白温度只在覆盖区间内去除这里给定的二次温漂。物理仪器怎样测量 · 阅读路径
这条阅读路径里用到本实验的文章,后面跟着它们推荐的其他实验。