[實用新型]一種單片陣列式石英晶體微天平傳感器

有效

• 申請號: 201720676454.X
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN207113985U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 華永校
• 申請（專利權）人: 杭州光銘光電科技有限公司
• 主分類號: G01G3/16
• 分類號: G01G3/16
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙)33217
• 代理人: 項軍

技術領域

本實用新型涉及QCM傳感器技術領域，尤其是涉及一種單片陣列式石英晶體微天平傳感器。

背景技術

石英晶體微天平傳感器(QCM)，是20世紀60年代建立起來的一種新型傳感器測量技術。QCM傳感器利用石英振子的頻率變化與晶體表面的質量變化成比例(質量負荷效應)的原理，相比于其他傳感器，可以進行納克量級的質量檢測，具有靈敏度高、選擇性好、成本低、裝置簡單、易于實現現場連續檢測等優點，受到了各國科學家的重視，可以應用于環境污染監測傳感器、液體污染監測傳感器、氣體傳感器、免疫傳感器，DNA生物傳感器、癌細胞監測傳感器、藥物分析等領域。

目前國內外的QCM傳感器普遍存在著功能單一，成本高。還沒有一片可以同時測量不同氣體或化學物質的單片式QCM。無法適應QCM傳感器智能化、功能多樣化、集成化的使用要求。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的不足，所要解決的技術問題是提供一種單片陣列式石英晶體微天平傳感器，通過在一片石英水晶上集成多單元QCM，這些QCM單元組合成矩陣，擁有各自的振蕩電路，構成獨立的取向性各異的采集單元，可以同時測量多種氣體或化學物質或生物細胞等，解決了QCM的功能單一問題，同時也具備成本低，集成度高，功能多樣化的優點。

本實用新型是通過以下技術方案使上述技術問題得以解決。

一種單片陣列式石英晶體微天平傳感器，在一片石英晶片上呈矩陣式集成若干QCM單元，各QCM單元涂覆與測量相對應的敏感材料形成功能各異的QCM單元，配合低噪聲振蕩電路，形成各自的頻率信號輸出，各QCM單元設有退耦間隙用于隔離QCM單元之間的振動耦合，使QCM單元之間振動互不干擾各自獨立工作。

作為優選，退耦間隙為在QCM單元振動區邊緣開設的狹縫。

作為優選，所述狹縫對QCM單元振動區形成包圍。

作為優選，所述狹縫為兩條且呈[]型對稱間隔布置。

作為優選，所述狹縫呈U形。

單片陣列式石英晶體微天平傳感器制作方法，采用機械加工方法，包括如下步驟：

1)選用AT切晶片，通過粗、中、細三道雙面平面研磨至需要的頻率；

2)對晶片表面進行化學拋光或物理拋光；

3)制作噴砂夾具；

4)將晶片放入噴砂夾具進入噴砂機，通過噴砂加工各QCM單元，在QCM單元振動區邊緣開設狹縫；

5)采用磁控濺射在QCM單元鍍覆金屬電極和引線；

6)分別在各QCM單元的電極區涂覆相應被測物質的敏感材料。

單片陣列式石英晶體微天平傳感器制作方法，采用光刻加工方法，包括如下步驟：

1)選用AT切晶片，通過粗、中、細三道雙面平面研磨至需要的頻率；

2)對晶片表面進行物理拋光；

3)制作光刻掩膜板；

4)采用光刻加工狹縫；

5)在晶片的正反兩面被鍍金屬電極；

6)分別在各QCM單元的電極區涂覆相應被測物質的敏感材料。

總而言之，本實用新型的單片陣列式石英晶體微天平傳感器達到了在一片石英晶片上同時測量不同的氣體或化學物質等功能，實現了QCM的多功能和高集成度，可更大限度滿足使用要求，制作工藝技術成熟可靠，成本低，與現有技術比較具有明顯優勢和市場競爭力。本實用新型的單片陣列式石英晶體微天平傳感器可廣泛使用在環境污染監測、液體污染監測、氣體檢測分析、免疫細胞檢測，DNA檢測、癌細胞檢測、藥物分析等領域。

附圖說明

結合以下附圖旨在便于描述較佳實施例，并不構成對本實用新型保護范圍的限制。

圖1是本實用新型的一個實施例的結構示意圖；

圖2是圖1中上電極和引線的結構示意圖；

圖3是圖1中下電極和引線的結構示意圖。

圖中：1-晶片，2-QCM單元，3-退耦間隙，4-狹縫，5-下電極和引線，6-上電極和引線，7-敏感層。

具體實施方式

為了方便理解本實用新型，下面結合附圖中給出的本實用新型的較佳的實施例對本實用新型進行詳細的描述。