[實用新型]一種納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器

有效

• 申請號: 201420090687.8
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN203705024U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 曹忠;黃大凱;李盼盼;李婷;劉剛;曹婷婷
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01G3/16
• 分類號: G01G3/16;G01N5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于傳感檢測技術領域，涉及一種基于納米氧化鋁基銀膜的石英晶體微天平傳感器。

背景技術

石英晶體微天平（Quartz?crystal?microbalance,?QCM）是一種新型傳感測量技術，它是利用石英晶體諧振頻率的變化與晶體電極表面沉積的物質質量之間成正比例關系，可檢測電極表面ng甚至pg級的質量變化及溶液的粘度、密度、阻抗、介電常數等參數的變化，因具有靈敏度高、響應快速、操作簡便和價格低廉的特點而廣泛應用于大氣污染物、生物分子等物質的檢測。

石英晶體微天平傳感器的核心部件是石英晶體片上金屬電極的安裝使用，目前較通用的電極材料有金（Au），因石英晶體片光滑、附著力小，安裝時通常在電極材料與石英晶體片之間先加鍍一層金屬鋁（Al），以增強電極材料在石英晶體片上的附著力，因此，加鍍的金屬鋁層對石英晶體微天平傳感器的制作具有十分重要的作用。然而，普通金屬鋁鍍層在大多數無機鹽和有機酸中具有好的化學穩定性，但易溶于稀硫酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液中，使其應用受到限制；納米三氧化二鋁帶正電性，具有優良的耐酸腐蝕能力、極高的機械強度和好的電氣性能；而且金屬銀（Ag）價格比金便宜，且不與稀硫酸、鹽酸、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽等發生反應，具有良好的耐酸、耐堿性能，是一種潛在的良好電極材料。因此，本實用新型用銀替代金，即在石英晶體片上鍍敷金屬鋁層后加鍍一層納米三氧化二鋁膜層，再鍍上金屬銀層，不僅能增強電極材料與石英晶體片之間的附著力，而且具有很好的耐腐蝕性和穩定性，也將降低石英晶體微天平傳感器的制作成本，使應用面得到拓寬。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器，在石英晶體片上加鍍金屬鋁、納米三氧化二鋁和金屬銀，減少金的使用量，可降低傳感器的制作成本。

為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括一個石英晶體片，所述石英晶體片基底是鍍鋁膜層，所述鍍鋁膜層表面是納米三氧化二鋁膜層，所述納米三氧化二鋁膜層表面是鍍銀膜層，從而形成一種基于納米氧化鋁基銀膜的石英晶體微天平傳感器。

值得注意的是，采用真空鍍膜和掩膜版技術，容易控制金屬鍍膜厚度和大小。本實用新型所述的納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器，鍍鋁膜層厚度為1?~?100?nm，納米三氧化二鋁膜層厚度為1?~?100?nm，鍍銀膜層厚度為20?~?200?nm；其中，納米三氧化二鋁的形狀為球形，納米三氧化二鋁的粒徑為1?~?50?nm；且石英晶體片為AT切型石英晶體，其基頻為4?~?80?MHz。并且由于膜層材料是金屬鋁、納米三氧化二鋁和金屬銀，加鍍的鋁層、納米三氧化二鋁層和金屬銀能增強電極材料與石英晶體片之間的附著力，使整個膜層強度和穩定性能好，頻率穩定度高。此外，在控制電極材料厚度的情況下，在石英晶體片和金屬銀之間加鍍金屬鋁，有效地降低了金屬銀層的厚度，減少了貴金屬的使用量，從而降低了整個石英晶體微天平傳感器的生產成本。

本實用新型的有益效果是，所述納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器具有制作簡單、成本低廉、靈敏度高、抗腐蝕性和穩定性好等優點。

附圖說明

圖1是納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器的剖面示意圖。

圖1中，1.?石英晶體片，2.?鍍鋁膜層，3.?納米三氧化二鋁膜層，4.?鍍銀膜層。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型發明作進一步的說明：

如圖1所示，一種納米氧化鋁基銀膜石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括一個AT切型、基頻為8.0?MHz的石英晶體片1，利用真空鍍膜技術在所述石英晶體片1基底表面鍍敷30?nm厚度的鋁膜層2，在所述鍍鋁膜層2表面組裝25?nm厚度的納米三氧化二鋁膜層3，在所述納米三氧化二鋁膜層3表面鍍30?nm厚度的金屬銀膜層4，從而形成一種基于納米氧化鋁基銀膜的石英晶體微天平傳感器；其中，納米三氧化二鋁的形狀為球形，納米三氧化二鋁的粒徑為13?nm。

由于膜層材料是金屬鋁、納米三氧化二鋁和金屬銀，強度和抗腐蝕性能好，化學性質穩定，頻率穩定度高，并大大減少了貴金屬的使用量而降低了整個石英晶體微天平傳感器的生產成本，具有廣泛應用前景。