QCM石英晶体微天平的基本原理解析

测量原理: 通过测量芯片的频率变化测量镀上材料的质量。

石英晶体的频率飘移与附加上的质量的关系：附加上的质量增加，振荡频率降低。晶体振荡频率受下列条件影响：

沉积在芯片上的质量

芯片的温度变化

材料的应力

材料的附着性

质量可通过频率精确测量

质量= 密度X 面积X 厚度

密度的准确性是影响厚度计算误差的原因之一

密度条件：

镀膜速度

材料结构

合金比例

成膜温度

应力影响

温度影响：

晶片的最佳工作温度：25-60度

最重要的是保证镀膜过程中的温度稳定

目前世界主流的QCM仪器厂家：Q-SENSE(Omega auto, E1, E4, 最贵，用户也最多), SRS （QCM200, 第二受欢迎，仪器价格低很多）,SII（QCM934, 日本人的，国内用的少，品质不会差），另外国产的是CHI（价格便宜，用户反馈一般）.

做QCM仪器的最关键部件QCM芯片，因为各个仪器配套芯片不能通用，目前主要还是由各仪器厂家配套，国外专业的芯片厂家很少，国内的大概10年前起步，因为市场小，参与的企业不多，代工起家的深圳仁路晶体算是开始较早较专业的厂家。

主要应用：

Applications

Immunosensors

Sorption sensors

Moisture analyzers

Particulate monitors

Contamination monitors

Electrovalency measurements

Hydrogen absorption on metal films

Bubble formation

Redox and conductive polymer research

Double-layer characterization

Corrosion studies

Surface oxidation

DNA and RNA hybridization studies

Antigen-antibody reactions

Protein adsorption

Detection of virus capsids, bacteria, mammalian cells Biofouling and antifouling

Biomembranes and biomaterials

Protein-protein interactions

Self-assembled monolayers (SAMs)

Molecularly imprinted polymers (MIPs)

Langmuir/Langmuir-Blodgett films

Laser ablation, desorption and breakdown studies MEMS nanomaterials

Intelligent biomaterials.

7章石英晶体微天平13页

⑵石英晶体微天平 用石英晶体制作的谐振器，对置于其表面的质量有敏感性。利用石英谐振器对其表面质量的敏感性，可以检测到表面质量所发生的纳克量级的微量变化。因此，石英晶体谐振器是一种具有极高灵敏度的质量传感器，人们形象地把其称为石英晶体微天平（QCM）。 由于化学变化是一种物质交换的过程，所以化学变化总会表现出质量的变化，因此利用石英晶体微天平可以研究物质的化学变化，成为一种化学量微传感器。 ①石英晶体谐振器 我们前面已经讨论过石英晶体的一些性质，如石英晶体的压电效应和逆压电效应。利用石英晶体的压电效应可以制作压电式传感器；利用石英晶体的逆压电效应，可以制作谐振式传感器中的激励元件等。下面我们继续讨论一下石英晶体的另外一些性质。 ⅰ石英晶体的切型 石英晶片对晶体坐标轴某种方位的切割称为石英晶片的切型。由于石英晶体的各向异性，不同切型的石英晶片，其物理特性也各不相同。 石英晶体的切型符号有两种表示方法：一种是IRE标准符号表示法，另一种是石英晶体特有的习惯表示法。在IRE标准符号表示法中，切型符号用一组字母（XYZLWt）和角度表示，XYZ三个字母的先后排列表示晶片的厚度、长度沿坐标轴的原始方位，用t(厚度)、L（长度）、W（宽度）表示旋转的方位，角度的正号表示逆时针旋转，负号表示顺时针旋转。 (a)晶片的原始厚度、长度方位（b）沿长度方向逆时针旋转350得到晶片切型 图2-25（YXL）350切型 例如，（YXL）350表示：切割晶片的原始厚度沿Y方向，原始长度沿X方向，然后沿长度方向旋转逆时针旋转350，即得到晶片的切割方位。（XYtL）50/-500表示：切割晶片的原始厚度沿X方向，原始长度沿Y方向，然后厚度逆时针旋转50，长度顺时针旋转500，即是

赤平投影原理及讲解

一、序言 岩质边坡稳定性分析方法有许多，但无论是平面滑动的单一楔形断面滑体、单滑块和多滑块分析法，还是楔体滑动的仿平面分析法、楔体分割法、立体分析法、霍克分析法以及《岩土工程勘察规范》（GB50021－94）推荐法等，在计算边坡稳定性系数时，需要知道滑体控制平面（包括结构面和坡面、坡顶面）或直线（包括平面的法线）的地质产状，以及平面与平面、直线与直线、直线与平面间夹角等。其中平面和直线的产状可以通过现场测量获取，除此之外的几何参数，在没有发明极射赤平投影之前，都是用计算法求得，不仅它们的计算公式复杂，而且计算过程繁琐，也很容易出错。如果采用极射赤平投影求解边坡稳定性分析所需的几何参数，那就可以简化这些几何参数的计算过程，而且一般情况下只需要在现场测量出各个控制平面的地质产状即可。 二、极射赤平投影的基本原理 （一）投影要素 极射赤平投影（以下简称赤平投影）以圆球作为投影工具，其进行投影的各个组成部分称为投影要素，包括： 1.投影球（也称投射球）：以任意长为半径的球。 2.球面：投影球的表面称为球面。 3.赤平面（也称赤平投影面）：过投影球球心的水平面。 4.大圆：通过球心的平面与球面相交而成的圆，统称为大圆（如图一（a）中ASBN、PSFN、NESW），所有大圆的直径相等，且都等于投影球的直径。当平面直立时，与球面相交成的大圆称为直立大圆（如图一（a）中PSFN）；当平面水平时，与球面相交成的大圆称为赤平大圆或基圆（如图一（a）中NESW）；当平面倾斜时，与球面相交成的大圆称为倾斜大圆（如图一（a）中ASBN）。 5.小圆：不过球心的平面与球面相而成的圆，统称为小圆（如图一（b）、（c）中AB、CD、FG、PACB）。当平面直立时，与球面相交成的小圆称为直立小圆（如图一（b）中DC）；当平面水平时，与球面相交成的小圆称为水平小圆（如图一（b）中AB）；当平面倾斜时，与球面相交成的小圆称为倾斜小圆（如图一（b）中FG或图一（c）中PACB）。 6.极射点：投影球上两极的发射点（如图一），分上极射点（P）和下极射点（F）。由上极射点（P）把下半球的几何要素投影到赤平面上的投影称为下半球投影；由下极射点（F）把上半球的几何要素投影到赤平面上的投影称为上半球设影。一般采用下半球投影。 7.极点：通过球心的直线与球面的交点称为极点，一条直线有两个极点。铅直线交球面上、下两个点（也就是极射点）；水平直线交基圆上两点；倾斜直线交球面上两点（如图五中A、B）。 （二）平面的赤平投影 平面与球面相交成大圆或小圆，我们把大圆或小圆上各点和上极射点（P）的连线与赤平面相交各点连线称为相应平面的赤平投影。 1.过球心平面的赤平投影随平面的倾斜而变化：倾斜平面的赤平投影为大圆弧（如图二中的NB′S）；直立平面的赤平投影是基圆的一条直径（如图一（a）中的NS）；水平面的赤平投影就是基圆（如图一中的NESW）。 2.不过球心平面的赤平投影也随平面倾斜而变化：直立平面的赤平投影是基圆内的一条圆弧（如图三KD′H）；倾斜平面的赤平投影有以下三种情况：⑴当倾斜小圆在赤平面以下时，投影是一个圆，且全部在基圆之内（如图三FG）；⑵当倾斜小圆全部位于上半球时，投影也是一个圆，但全部在基圆之外；⑶当倾斜小圆一部分在上半球，另一部分在下半球时，赤平面以下部分的投影在基圆之内，以上部分的投影在基圆之外。当球面小圆通过上极射点时，其赤平投影为一条直线（如图一（c）中PACB的投影为AB）；水平小圆的赤平投影在基圆内（如图四中A′B′），A′B′是一个与基圆同心的圆。 （三）直线的赤平投影 直线AB的投影点就是其极点A、B和极射点P的连线与赤平面的交点A′、B′。铅直线的投影点位于基圆中心；过球心的水平直线的投影点就是基圆上两个极点，两点间距离等于基圆直径；倾斜直线的投影点有两个，一点在基圆内，另一个在基圆外，两点呈对蹼点，在赤平投影图上两点的角距相差180°（如图五）。 （四）吴氏网及其CAD制作 目前广泛使用的极射赤平投影有等角距投影网和等面积投影网。等角距投影网是由吴尔福发明的，简称吴氏网；等面积投影网是由施密特发明的，简称施氏网。两者的主要区别在于：球面上大小相等的小圆在吴氏网上的投影仍然是圆，投影圆的直径角距相等，但由于在赤平面上所处位置不同，投影圆的大小不等，其直径随着投影圆圆心与基圆圆心的距离增大而增大。而在施氏网上的投影则呈四级曲线，不成圆，但四级曲线所构成的图形面积是相等的，且等于球面小圆面积的一半。使用吴氏网求解面、线间的角距关系时，旋转操作显示其优越性，不仅作图方便，而且较为精确。而使用施氏网时，可以作出面、线的极点图或等密度图，能够真实反映球面上极点分布的疏密，有助于对面、线群进行统计分析，但其存在作图麻烦等缺点。

石英晶体微天平

CHI400A 系列电化学石英晶体 微天平 CHI400A 系列时间分辨电化学石英晶体微天平( EQCM ) 是CH Instruments 与武汉大学合作的产品( 武汉大学专利) 。石英晶体微天平( QCM ) 可进行极灵敏的质量测量。在适当的条件下，石英晶体上沉积的质量变化和振动频率移动之间关系呈简单的线性关系( Sauerbrey 公式) ： ?f = - 2f o2?m / [A?sqrt(μρ)] 式中是f o晶体的基本谐振频率，A 是镀在晶体上金盘的面积，ρ是晶体的密度(= 2.684 g/cm3) ，μ是晶体切变系数(= 2.947?1010 g/cm?s2) 。对于我们的晶体(f o = 7.995 M Hz, A = 0.196 cm2) ，每赫兹的频率改变相当于1.34 ng 。QCM 和EQCM 被广泛应用于金属沉积，高分子膜中离子传递，生物传感器，以及吸附解吸动力学的研究等等。 CHI400A 系列电化学石英晶体微天平含石英晶体振荡器，频率计数器，快速数字信号发生器，高分辨高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，信号增益，iR 降补偿电路，以及恒电位仪／恒电流仪（440A ）。电位范围为± 10V ，电流范围为± 250 mA 。电流测量下限低于50 pA 。石英晶体微天平和恒电位仪/ 恒电流仪集成使得EQCM 测量变得十分简单方便。CHI400A 系列采用时间分辨的方式测量频率的改变。传统的方法是采用频率直接计数的方法，要得到1 Hz 的QCM 分辨率，需要 1 秒的采样时间。要得到0.1 Hz 的QCM 分辨率，需要10 秒的采样时间。我们是将QCM 的频率和一标准频率的差值作周期测量，从而大大缩短了采样时间，提高了时间分辨。我们可在毫秒级的时间里得到1 Hz 或0.1 Hz 或更好的频率分辨。当和循环伏安法结合时，可允许在0.5 V/s 的扫描速度下获得QCM 的信号。这对需要较快速的测量( 例如动力学测量) 尤为重要。允许与QCM 结合的电化学实验技术包括CV，LSV，CA，i-t ，CP 。 400A 系列也是相当快速的仪器。信号发生器的更新速率为1M Hz ，数据采集速率为200K Hz 。循环伏安法的扫描速度为100 V/s 时，电位增量仅0.1 mV 。又如交流伏安法的频率可达10K Hz 。仪器可工作于二，三，或四电极的方式。四电极对于大电流或低阻抗电解池（例如电池）十分重要，可消除由于电缆和接触电阻引起的测量误差。由于仪器集成了多种常用的电化学测量技术，使得仪器可用作通用电化学测量，也可单独用作石英晶体微天平的测量( 不同时进行电化学测量) 。 CHI400A 系列EQCM 还包括一个特殊设计的电解池，如图1 (a) 所示。电解池由三块圆形的聚四氟乙烯组成。直径为35 mm ，总高度为37 mm 。最上面的是盖子，用于安装参比电极和对极。中间的是用于放溶液的池体。石英晶体被固定于中间和底下的部件之间，通过橡胶圈密封，并用螺丝固定。石英晶体的直径为13.7 mm ，晶体两面的中间镀有5.1 mm 直径的金盘电极( 其它电极材料需特殊定做) 。新晶体的谐振频率是7.995 M Hz 。 图2 显示了1 mM Pb2+在0.1 M HClO4溶液中欠电位沉积的循环伏安图和作为电位函数的相应的频率改变。扫描速度为0.05 V/s 。在-0.42 V 出现的阴极

QCM石英晶体微天平的基本原理解析

测量原理: 通过测量芯片的频率变化测量镀上材料的质量。

石英晶体的频率飘移与附加上的质量的关系：附加上的质量增加，振荡频率降低。晶体振荡频率受下列条件影响： 沉积在芯片上的质量 芯片的温度变化 材料的应力 材料的附着性 质量可通过频率精确测量 质量= 密度X 面积X 厚度 密度的准确性是影响厚度计算误差的原因之一 密度条件： 镀膜速度 材料结构 合金比例 成膜温度 应力影响 温度影响： 晶片的最佳工作温度：25-60度 最重要的是保证镀膜过程中的温度稳定

目前世界主流的QCM仪器厂家：Q-SENSE(Omega auto, E1, E4, 最贵，用户也最多), SRS （QCM200, 第二受欢迎，仪器价格低很多）,SII（QCM934, 日本人的，国内用的少，品质不会差），另外国产的是CHI（价格便宜，用户反馈一般）. 做QCM仪器的最关键部件QCM芯片，因为各个仪器配套芯片不能通用，目前主要还是由各仪器厂家配套，国外专业的芯片厂家很少，国内的大概10年前起步，因为市场小，参与的企业不多，代工起家的深圳仁路晶体算是开始较早较专业的厂家。 主要应用： Applications Immunosensors Sorption sensors Moisture analyzers Particulate monitors Contamination monitors Electrovalency measurements Hydrogen absorption on metal films Bubble formation Redox and conductive polymer research Double-layer characterization Corrosion studies Surface oxidation DNA and RNA hybridization studies

第六讲分光光度法

吸光光度分析法 大纲要求： 1.掌握吸光光度分析法的特点、基本原理、测定方法和计算方法； 2.理解物质对光的选择性吸收和光吸收曲线； 3.掌握朗伯一比耳定律的应用及摩尔吸光系数，了解引起偏离朗伯 一比耳定律的原因； 4.了解分光光度计的主要部件，各部件的作用及仪器的工作原理； 5.了解显色反应的特点，掌握显色条件的选择； 6.掌握分光光度法的应用和测量条件的选择。 基本内容： 一、吸光光度分析概述 基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法，包 括比色法，可见分光光度法及紫外分光光度法等。 有些物质的溶液是有色的，若物质的溶液本身是无色或浅色的，但 它们与某些试剂发生反后生成有色物质。有色物质溶液颜色的深浅与其 浓度有关，浓度愈大，颜色愈深。如果是通过与标准色阶比较颜色深浅 的方法确定溶液中有色物质的含量，则称为目视比色法，如果是使用分 光光度计，利用溶液对单色光的吸收程度确定物质含量，则称为分光光 度法。 吸光光度法主要用于测定试样中的微量组分，具有以下特点： a.灵敏度高。常可不经富集用于测定质量分数为10-2～10-5的微量组 分，甚至可测定低至质量分数为10-6～10-8的痕量组分。通常所测试的浓 度下限达10-5～10-6mol·L-1。 b.准确度高。一般目视比色法的相对误差为5%～10%，分光光度法为 2%～5%。 c.应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或 间接地用分光光度法进行测定。 d.仪器简单、操作方便、快速。 二、吸光光度分析的基本原理 1、光的基本性质 光是一种电磁波，同时具有波动性和微粒性。 我们将眼睛能够感觉到的那一段的光称为可见光，也就是我们日常所

第十六章 色谱分析法概论 - 章节小结

一、主要内容 1．基本概念 保留时间t R：从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。 死时间t0：分配系数为零的组分即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。 调整保留时间t R'：某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。 相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比。 分配系数K：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相与流动相中的浓度之比。 保留因子k：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比。 分离度R：相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。 分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别或分配系数的差别而实现分离的色谱法。 吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别或吸附系数的差别而实现分离的色谱法。 离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的色谱法。 分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸或渗透系数的差别而进行分离的色谱法。 涡流扩散：在填充色谱柱中，由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，使色谱峰展宽的现象。 纵向扩散：由于浓度梯度的存在，组分将向区带前、后扩散，造成区带展宽的现象。 传质阻抗：组分在溶解、扩散、转移的传质过程中所受到的阻力称为传质阻抗。 保留指数I：在气相色谱法中，常把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列为组分相对保留值的标准，即用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分的保留，这个相对值称为保留指数，又称Kovats指数。 保留体积V R：是从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。 调整保留体积V R'：是由保留体积扣除死体积后的体积。 保留比R'：设流动相的线速度为u，组分的移行速度为v，将二者之比称为保留比。 2．基本理论 （1）色谱分离的原理：组分在固定相和流动相间进行反复多次 的“分配”，由于分配系数K(或容量因子k)的不同而实现分离。各种色谱

石英晶体微天平在电化学方面的应用

石英晶体微天平(eQCM)在电化学方面的应用 1 前言 石英晶体微天平是以石英晶体为换能元件，利用石英晶体的压电效应，将待测物质的质量信号转换成频率信号输出，从而实现质量、浓度等检测的仪器，测量精度可以达纳克量级。Bruckenstein等人又将QCM引入电化学研究，将QCM 技术与电化学技术联用组成电石英晶体微天平系统(eQCM)。由于eQCM能在获得电化学信息的同时又能得到电极表面质量变化的信息。因此eQCM迅速引起了科学家的兴趣。 2 石英晶体微天平简介 2.1 定义 石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance－QCM）的发展始于上世纪60年代初期，它是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的电子微天平高100倍，理论上可以测到的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一。石英晶体微天平利用了石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，进而通过计算机等其他辅助设备获得高精度的数据。 2.2 基本原理与构造 石英晶体微天平最基本的原理是利用了石英晶体的压电效应：石英晶体内部每个晶格在不受外力作用时呈正六边形，若在晶片的两侧施加机械压力，会使晶格的电荷中心发生偏移而极化，则在晶片相应的方向上将产生电场；反之，若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形，这种物理现象称为压

电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，这种现象称为压电谐振。它其实与LC 回路的谐振现象十分相似：当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C ，一般约几个PF 到几十PF ；当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L 来等效，一般L 的值为几十mH 到几百mH 。由此就构成了石英晶体微天平的振荡器，电路的振荡频率等于石英晶体振荡片的谐振频率，再通过主机将测得的谐振频率转化为电信号输出。由于晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。 eQCM 主要是由石英晶体传感器(换能器)、传感器接口电路(主要振荡检测电路)和信号检测与数据处理(核心是微处理器或微控制器)等部分组成[1]，图1是eQCM 组成结构图。 图1 石英晶体微天平基本结构 3 石英晶体微天平的应用 3.1 QCM 在腐蚀研究领域的应用 3.1.1 样品的制备 在实际应用中，测试材料必须均匀地涂布在电极表面，才能获得重复性、再现性好的测量结果。石英晶体是保证其灵敏度的重要前提，有三种选择[2]： (1) AT-CUT 石英晶体，AT 切型石英晶体的频率在室温下其温度系数接近于零，可以降低在室温下温度对实验的影响。

石英晶体微天平的基本原理及其在生物医学研究中的应用

石英晶体微天平的基本原理及其在生物医学研究中的应用 摘要：本文综述了石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance－QCM）的基本原理、组成结构、适用范围和特点，以及它在化学和生物医学中的应用及发展前景，并对于其突出优点和局限性进行比较分析。 关键词：石英晶体微天平；压电效应；电化学；生物医学；应用 引言：石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance－QCM）的发展始于上世纪60年代初期，它是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的电子微天平高100倍，理论上可以测到的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一。石英晶体微天平利用了石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，进而通过计算机等其他辅助设备获得高精度的数据。QMC所具有的高灵敏度和实时测量质量改变的特点使其在化学和生物医学研究领域的应用备受关注。 一、石英晶体微天平的基本原理： 石英晶体微天平最基本的原理是利用了石英晶体的压电效应：石英晶体内部每个晶格在不受外力作用时呈正六边形，若在晶片的两侧施加机械压力，会使晶格的电荷中心发生偏移而极化，则在晶片相应的方向上将产生电场；反之，若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，这种现象称为压电谐振。它其实与LC回路的谐振现象十分相似：当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，一般约几个PF到几十PF；当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效，一般L的值为几十mH 到几百mH。由此就构成了石英晶体微天平的振荡器，电路的振荡频率等于石英晶体振荡片的谐振频率，再通过主机将测的得谐振频率转化为电信号输出。由于晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

六何分析法知识讲解

六何分析法

5W1H分析法也叫六何分析法，是一种思考方法，也可以说是一种创造技法。是对选定的项目、工序或操作，都要从原因（何因）、对象（何事）、地点（何地）、时间（何时）、人员（何人）、方法（何法）等六个方面提出问题进行思考。这种看似很可笑、很天真的问话和思考办法，可使思考的内容深化、科学化。 一、对象 公司生产什么产品？车间生产什么零配件？为什么要生产这个产品？能不能生产别的？我到底应该生产什么？例如如果现在这个产品不挣钱，换个利润高 二、场所 生产是在哪里干的？为什么偏偏要在这个地方干？换个地方行不行？到底应该在什么地方干？这是选择工作场所应该考虑的。 三、时间和程序 例如现在这个工序或者零部件是在什么时候干的？为什么要在这个时候干？能不能在其他时候干？把后工序提到前面行不行？到底应该在什么时间干？ 四、人员 现在这个事情是谁在干？为什么要让他干？如果他既不负责任，脾气又很大，是不是可以换个人？有时候换一个人，整个生产就有起色了。 五、手段 手段也就是工艺方法，例如，现在我们是怎样干的？为什么用这种方法来干？有没有别的方法可以干？到底应该怎么干？有时候方法一改，全局就会改变。

5W1H分析法分析的四种技巧 一、取消 就是看现场能不能排除某道工序，如果可以就取消这道工序。 二、合并 就是看能不能把几道工序合并，尤其在流水线生产上合并的技巧能立竿见影地改善并提高效率。 三、改变 如上所述，改变一下顺序，改变一下工艺就能提高效率。 四、简化 将复杂的工艺变得简单一点，也能提高效率。what （什么）：应该以什么样的方式来配合（工作的具体内容）。 why （为什么）：为什么要开展这项工作（其意义、目的）。 who （谁）：是自己来做这项工作，还是和其他的成员共同完成（工作的具体执行者）。 when （什么时候）：到什么时候完成（工作的截止日期）。 where （在哪里）：在哪里工作（工作地点）。 how （怎么样）：怎么样进行工作（工作的进行方式、方法）。 所谓5W1H是指: ①When何时②Who何人③Where何地④What何事⑤Why为什么⑥HOW如何进行。

第六章 极谱分析法

第六章极谱分析法 教师：李国清 一.教学目的： ⑴掌握电解分析法和极谱分析法的异同点； ⑵掌握极谱分析法的原理、方法和应用； ⑶掌握尤考维奇方程和极谱波方程； ⑷掌握消除干扰电流的方法； ⑸了解极谱波的类型； ⑹了解几种新的极谱伏安法。 二.教学重难点： ⑴尤考维奇方程和极谱波方程 ⑵消除干扰电流的方法； 三．教学难点： 阴极电位的控制，库仑滴定终点的确定 四．教具： 多媒体计算机、板书。 五．教学方法： 讲授、演示、提问、讨论。 六．教学过程： §1、概述 以测定电解过程中的电流—电压曲线为基础的一类电化学分析方法称为极谱法或伏安法。

以表面能周期性更新的滴汞电极作工作电极的，称为极谱分析法。 使用表面不能更新的固态或液态电极的，则称为伏安法。 极谱分析法是1922年由Heyrosky 首创的。 半个多世纪以来，极谱法在理论研究和实际应用上都得到了很大的发展，已成为电化学分析中最重要的一种分析方法。极谱法是一种特殊条件下的电解分析方法与电解法有许多共同点。 下图是电解分析法和极谱分析法的比较： E 0i 电 解装置 电解分析法示意图： 极谱波的形成 E i

极谱分析方法的特点： 1、灵敏度高：普通极谱法测定范围：10-2~10-5mol/l.，现代新极谱法测定范围：10-8~10-9mol/l.. 2、分析速度快，易实现自动化。 3、重现性好：汞滴不断更新，工作电极始终保持洁净，实验结果比较准确，重现性好，误差0.5%~1%。 4、选择性好，可实现连续测定：析出电位相差＞50mv的各种离子，都可以连续测定。 §2、极谱分析法基本原理 一、极谱法装置： 滴汞电极：上端为贮汞瓶，下接一塑料管。塑料管下端再接一毛细管，汞自毛细管中有规则地滴落（1d/3~4s）. 甘汞电极：大面积甘汞电极。 电解质溶液：保持静止状态，不能搅动。 电解池电压：由调节可变电阻来调节。 增大电压，并连续记录电流强度，可得E-I曲线。该曲线称为极

CHI400A 系 列 电 化 学 石 英 晶 体 微 天 平

CHI400A 系列电化学石英晶体微天 平 CHI400A 系列时间分辨电化学石英晶体微天平( EQCM ) 是CH Instruments 与武汉大学合作的产品( 武汉大学专利) 。石英晶体微天平( QCM ) 可进行极灵敏的质量测量。在适当的条件下，石英晶体上沉积的质量变化和振动频率移动之间关系呈简单的线性关系( Sauerbrey 公式) ： ?f = - 2f o2?m / [A?sqrt(μρ)] 式中是f o晶体的基本谐振频率，A 是镀在晶体上金盘的面积，ρ是晶体的密度(= 2.684 g/cm3) ，μ是晶体切变系数(= 2.947?1010g/cm?s2) 。对于我们的晶体(f o= 7.995 M Hz, A = 0.196 cm2) ，每赫兹的频率改变相当于1.34 ng 。QCM 和EQCM 被广泛应用于金属沉积，高分子膜中离子传递，生物传感器，以及吸附解吸动力学的研究等等。 CHI400A 系列电化学石英晶体微天平含石英晶体振荡器，频率计数器，快速数字信号发生器，高分辨高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，信号增益，iR 降补偿电路，以及恒电位仪／恒电流仪（440A ）。电位范围为± 10V ，电流范围为± 250 mA 。电流测量下限低于50 pA 。石英晶体微天平和恒电位仪/ 恒电流仪集成使得EQCM 测量变得十分简单方便。CHI400A 系列采用时间分辨的方式测量频率的改变。传统的方法是采用频率直接计数的方法，要得到1 Hz 的QCM 分辨率，需要1 秒的采样时间。要得到0.1 Hz 的QCM 分辨率，需要10 秒的采样时间。我们是将QCM 的频率和一标准频率的差值作周期测量，从而大大缩短了采样时间，提高了时间分辨。我们可在毫秒级的时间里得到 1 Hz 或0.1 Hz 或更好的频率分辨。当和循环伏安法结合时，可允许在0.5 V/s 的扫描速度下获得QCM 的信号。这对需要较快速的测量( 例如动力学测量) 尤为重要。允许与QCM 结合的电化学实验技术包括CV，LSV，CA，i-t ，CP 。 400A 系列也是相当快速的仪器。信号发生器的更新速率为1M Hz ，数据采集速率为200K Hz 。循环伏安法的扫描速度为100 V/s 时，电位增量仅0.1 mV 。又如交流伏安法的频率可达10K Hz 。仪器可工作于二，三，或四电极的方式。四电极对于大电流或低阻抗电解池（例如电池）十分重要，可消除由于电缆和接触电阻引起的测量误差。由于仪器集成了多种常用的电化学测量技术，使得仪器可用作通用电化学测量，也可单独用作石英晶体微天平的测量( 不同时进行电化学测量) 。 CHI400A 系列EQCM 还包括一个特殊设计的电解池，如图1 (a) 所示。电解池由三块圆形的聚四氟乙烯组成。直径为35 mm ，总高度为37 mm 。最上面的是盖子，用于安装参比电极和对极。中间的是用于放溶液的池体。石英晶体被固定于中间和底下的部件之间，通过橡胶圈密封，并用螺丝固定。石英晶体的直径为13.7 mm ，晶体两面的中间镀有5.1 mm 直径的金盘电极( 其它电极材料需特殊定做) 。新晶体的谐振频率是7.995 M Hz 。 图2 显示了1 mM Pb2+在0.1 M HClO4溶液中欠电位沉积的循环伏安图和作为电位函数的相应的频率改变。扫描速度为0.05 V/s 。在-0.42 V 出现的阴极峰是由于单层欠电位沉积。-0.29 V 处的阳极峰是由于铅的溶出。频率- 电位图显示了由于铅沉积而使频率下降了25 Hz ( 相当于33.5 ng ) 。

石英晶体微量天平

石英晶体微天平研究进展与展望 摘要：本文综述了石英晶体微天平的基本原理、称量灵敏度的特性、结构、重要性能及其在化学、生物医学等方面的应用情况，探讨了其存在的问题和发展趋势。 关键词：石英晶体微天平 传感器 QCM 引言：石英谐振器作为微量称量工具，可以测出10—6—10—9的质量，相当于一架超微量电子天平。将被测成分沉积或吸附在石英谐振器的振动部位，就可以测出其质量和含量。这种仪器装置被称为石英晶体微天平QCM（Quartz Crystal Microbalance）。石英晶体微天平对过程质量和体系性状（密度、粘度、电导率、介电常数等）变化非常敏感，具有ng级的质量检测能力⑴，能够检测微观过程中的微小变化，获取丰富的信息，为研究微观变化过程，破译微观作用机理等提供了一种强有力的手段。正因为如此，QCM近年来获得了迅速发展，已广泛用于化学、材料、生物和医学等多个领域的研究。 一、QCM基本原理 石英晶体微天平是基于石英晶体的压电效应对其电极表面质量变化进行测量的仪器。1880年Pierre Curie和Jacques Curie兄弟发现石英晶体具有压电效应。在石英晶片加一电场，晶片会产生机械变形。相反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上产生一定的电场，这种现象称为压电效应（2）。在石英表面上加上电位差，就会引起石英表面机械振动。 QCM作为一种非常敏感的传感器，是以AT切石英晶体作为接受器和能量转换器，利用石英的压电性质实现能量转换和传感的。石英晶体属D3点群、三方晶系洁净的各向异性体，具有X轴（电轴）Y轴（机械轴）Z轴（光轴）三个结晶轴（3-4）。在X轴或Y轴方向施加压力或拉力，晶体由于形变极化而在相应的晶面上产生等量的正、负电荷（加压与拉伸产生的电荷极性相反），在Z轴方向施加外力，因硅、氧离子作对称平移，无电荷形成，这就是石英晶体的正压电效应。反过来，当晶片上加上电场则在晶体某些方向出现应变，这种应变与电场强度间存在线性关系，如果电场是交变电场，则在晶格内引起机械震荡，震荡的频率即晶体的固有频率与震荡电路的频率一致时，便产生共振，此时振荡最稳定，测出电路的振荡频率便可得出晶体的固有频率。石英是具有压电性质的物质之一，当外加交变电压的频率为某一特定频率时，石英晶片振幅会急剧增加，这就是压电谐振。QCM即是根据这种原理设计出来的。 1959年G．Z．Sauerbrey导出了石英晶体电极表面沉积的金属膜质量与石英晶体频率变化之间的关系式(5)： f：石英谐振器的基频(Hz)；

六段解析法的基本原理

六段解析法的基本原理 《光电测距仪检定规程JJG703 -2003》附录A-推荐采用的检定方法，提到：加常数与乘常数分别测定。用测定频率的方法取得测距仪的乘常数;用短基线测定加常数和测距标准差。用两种方法： （1）采用直线上至少取二段，求加常数(零点改正数)。在数条用检定过的高准确度光电测距仪测定的放射形已知边上测定测距仪的测距标准偏差; （2）在直线上取六段(非基线)，按全组合法测定测距仪的加常数、加常数测定误差及测距标准差。 上面说的第二种方法就是本文要详细介绍的六段解析法。 六段解析法是一种不需要知道测线的精确长度，而采用全站仪本身的测量成果，然后通过间接平差计算求定加常数K 的方法。它不受对中误差及乘常数的影响。 2.4.1检定方法 其基本做法是设置一条直线，将其分为21,d d …，n d 等n 个线段，如下图： 图2-2 基本做法示意图 经观测得到D 及各分分段d.的长度以后，则可算出加常数K 。因为： nK d K d K d K d K D n i i n +=++++++=+∑=121)()()( （2-6） 由此可得： 11--=∑=n d D K n i i （2-7） 将式(2-7)微分，转换成中误差表达式，并假定测距中误差均为d m ，则计算加常数的测定精度公式为：

() 211-+±=n n m m d K （2-8） 从估算公式(2-8)可见，分段数n 的多少，取决于测定K 的精度要求。一般要求加常数的测定中误差K m 应不大于该仪器测距中误差d m 的0.5，即K m ≤0.5d m ，现取K m =0.5d m 代入（2-8）式，计算得n=6.5，所以要求分成6~7段，一般取6段，这就是六段解析法的理论依据。 为提高观测精度，须增加多余观测，故采用全组合观测法，此时共需观测21个距离值。在六段法中，点号一般取0，1，2，3，4，5，6。在0，1，2，3，4，5各点上分别设站，采用全组合观测法测距，得21个距离观测值，每段距离观测时多次读数，最后取其平均数。则须测定的距离如下： D01 D02 D03 D04 D05 D06 D12 D13 D14 D15 D16 D23 D24 D25 D26 D34 D35 D36 D45 D46 D56 为了全面考查仪器的性能，最好将21个被测量的长度大致均匀分布于仪器的最佳测程以内。 加常数计算 在21个距离观测值中，要确定每一段线段的长度，则有6个必须观测值，再加上一个加常数K,则应有21－7 = 14个多余观测。因为采用间接平差时可以直接得出所要求量和其中误差，所以在数据处理时一般采用间接平差法。本题共 应设计7个参数o o o o o o v v v v v v K 06 0504030201、、、、、、，近似值则取各对应段的观测值。 首先列出误差方程式，因为： K V D D i i i ++=_ （2-9） o i o i i V D D +=_ （2-10）

5M1E分析法

5M1E分析法 5M1E分析法（人、机、料、法、环、测） 什么是5M1E分析法？ 造成产品质量的波动的原因主要有6个因素： a) 人（Man）：操作者对质量的认识、技术熟练程度、身体状况等； b) 机器（Machine）：机器设备、工夹具的精度和维护保养状况等； c) 材料（Material）：材料的成分、物理性能和化学性能等； d) 方法（Method）：这里包括加工工艺、工装选择、操作规程等； e)测量（Measurement）：测量时采取的方法是否标准、正确； f) 环境（Environment）工作地的温度、湿度、照明和清洁条件等； 由于这五个因素的英文名称的第一个字母是M和E，所以常简称为5M1E。6要素只要有一个发生改变就必须重新计算。 工序质量受5M1E即人、机、料、法、环、测六方面因素的影响，工作标准化就是要寻求5M1E的标准化。 [编辑] 5M1E各因素分析及控制措施 [编辑]

1、操作人员因素 凡是操作人员起主导作用的工序所生产的缺陷，一般可以由操作人员控制造成操作误差的主要原因有：质量意识差；操作时粗心大意；不遵守操作规程；操作技能低、技术不熟练，以及由于工作简单重复而产生厌烦情绪等。 防误可控制措施： （1）加强“质量第一、用户第一、下道工序是用户”的质量意识教育，建立健全质量责任制； （2）编写明确详细的操作流程，加强工序专业培训，颁发操作合格证； （3）加强检验工作，适当增加检验的频次； （4）通过工种间的人员调整、工作经验丰富化等方法，消除操作人员的厌烦情绪； （5）广泛开展QCC品管圈活动，促进自我提高和自我改进能力。 [编辑] 2、机器设备因素 主要控制措施有： （1）加强设备维护和保养，定期检测机器设备的关键精度和性能项目，并建立设备关键部位日点检制度，对工序质量控制点的设备进行重点控制； （2）采用首件检验，核实定位或定量装置的调整量； （3）尽可能培植定位数据的自动显示和自动记录装置，经减少对工人调整工作可靠性的依赖。 [编辑] 3、材料因素 主要控制措施有（1）在原材料采购合同中明确规定质量要求； （2）加强原材料的进厂检验和厂内自制零部件的工序和成品检验； （3）合理选择供应商（包括“外协厂”）； （4）搞好协作厂间的协作关系，督促、帮助供应商做好质量控制和质量保证工作。 [编辑] 4、工艺方法的因素

六何分析法

5W1H分析法也叫六何分析法，是一种思考方法，也可以说是一种创造技法。是对选定的项目、工序或操作，都要从原因（何因）、对象（何事）、地点（何地）、时间（何时）、人员（何人）、方法（何法）等六个方面提出问题进行思考。这种看似很可笑、很天真的问话和思考办法，可使思考的内容深化、科学化。 一、对象 公司生产什么产品？车间生产什么零配件？为什么要生产这个产品？能不能生产别的？我到底应该生产什么？例如如果现在这个产品不挣钱，换个利润高 二、场所 生产是在哪里干的？为什么偏偏要在这个地方干？换个地方行不行？到底应该在什么地方干？这是选择工作场所应该考虑的。 三、时间和程序 例如现在这个工序或者零部件是在什么时候干的？为什么要在这个时候干？能不能在其他时候干？把后工序提到前面行不行？到底应该在什么时间干？ 四、人员 现在这个事情是谁在干？为什么要让他干？如果他既不负责任，脾气又很大，是不是可以换个人？有时候换一个人，整个生产就有起色了。 五、手段 手段也就是工艺方法，例如，现在我们是怎样干的？为什么用这种方法来干？有没有别的方法可以干？到底应该怎么干？有时候方法一改，全局就会改变。

5W1H分析法分析的四种技巧 一、取消 就是看现场能不能排除某道工序，如果可以就取消这道工序。 二、合并 就是看能不能把几道工序合并，尤其在流水线生产上合并的技巧能立竿见影地改善并提高效率。 三、改变 如上所述，改变一下顺序，改变一下工艺就能提高效率。 四、简化 将复杂的工艺变得简单一点，也能提高效率。what （什么）：应该以什么样的方式来配合（工作的具体内容）。 why （为什么）：为什么要开展这项工作（其意义、目的）。 who （谁）：是自己来做这项工作，还是和其他的成员共同完成（工作的具体执行者）。 when （什么时候）：到什么时候完成（工作的截止日期）。 where （在哪里）：在哪里工作（工作地点）。 how （怎么样）：怎么样进行工作（工作的进行方式、方法）。 所谓5W1H是指: ①When何时②Who何人③Where何地④What何事⑤Why为什么⑥HOW 如何进行。

最新7章石英晶体微天平汇总

7章石英晶体微天平

⑵石英晶体微天平 用石英晶体制作的谐振器，对置于其表面的质量有敏感性。利用石英谐振器对其表面质量的敏感性，可以检测到表面质量所发生的纳克量级的微量变化。因此，石英晶体谐振器是一种具有极高灵敏度的质量传感器，人们形象地把其称为石英晶体微天平（QCM）。 由于化学变化是一种物质交换的过程，所以化学变化总会表现出质量的变化，因此利用石英晶体微天平可以研究物质的化学变化，成为一种化学量微传感器。 ①石英晶体谐振器 我们前面已经讨论过石英晶体的一些性质，如石英晶体的压电效应和逆压电效应。利用石英晶体的压电效应可以制作压电式传感器；利用石英晶体的逆压电效应，可以制作谐振式传感器中的激励元件等。下面我们继续讨论一下石英晶体的另外一些性质。 ⅰ石英晶体的切型 石英晶片对晶体坐标轴某种方位的切割称为石英晶片的切型。由于石英晶体的各向异性，不同切型的石英晶片，其物理特性也各不相同。 石英晶体的切型符号有两种表示方法：一种是IRE标准符号表示法，另一种是石英晶体特有的习惯表示法。在IRE标准符号表示法中，切型符号用一组字母（XYZLWt）和角度表示，XYZ三个字母的先后排列表示晶片的厚度、长度沿坐标轴的原始方位，用t(厚度)、L（长度）、W（宽度）表示旋转的方位，角度的正号表示逆时针旋转，负号表示顺时针旋转。

(a)晶片的原始厚度、长度方位（b）沿长度方向逆时针旋转350得到晶片切型 图2-25（YXL）350切型 例如，（YXL）350表示：切割晶片的原始厚度沿Y方向，原始长度沿X方向，然后沿长度方向旋转逆时针旋转350，即得到晶片的切割方位。（XYtL）50/-500表示：切割晶片的原始厚度沿X 方向，原始长度沿Y方向，然后厚度逆时针旋转50，长度顺时针旋转500，即是石英晶片的切割方位。 在石英晶体的习惯表示法中，一般用两个大写英文字母表示切型。把（YXI）350切型用符号AT表示，（XYtI）50/-500切型用NT表示等。 ⅱ石英晶片的振动模式 石英晶片在电场的作用下，由于内部产生应力而变形，从而产生机械振动。晶片的振动都是单纯的周期振动，振动模式有伸缩振动、弯曲振动、面切变振动及厚度切变振动等。按照不同的使用要求，石英谐振器的振动频率从几千赫兹到几百兆赫兹，一般采用不同的振动模式和不同的晶片尺寸来实现谐振器所要求的频率。表2-3是石英晶片的不同切型所对应的振动模式和频率范围。 表2-3 石英晶片的切形和振动模式

重庆省2016年上半年工程测量员初级理论知识考试试卷

重庆省2016年上半年工程测量员初级理论知识考试试卷 一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意） 1、可同时测出光电测距仪加常数和乘常数的方法是__。 A．基线比较法 B．六段解析法 C．六段基线比较法 D．解析法 2、钢尺的尺长误差对距离测量产生的影响属于__。 A．偶然误差 B．系统误差 C．可能是偶然误差，也可能是系统误差 D．既不是偶然误差，也不是系统误差 3、__是以尺的端部、金属拉环最外端为零点起算。 A．端点尺 B．刻度尺 C．皮尺 D．轻便钢卷尺 4、一般地区道路工程横断面比例尺为__。 A．1:50:100 B．1:100:200 C．1:1000 D．1:2000 5、电子经纬仪区别于光学经纬仪的主要特点是__。 A．使用光栅度盘 B．使用金属度盘 C．没有望远镜 D．没有水准器 6、下列选项中，不属于地物的是__。 A．村庄、变电站 B．铁路、公路 C．悬崖 D．黄河 7、普通水准测量，应在水准尺上读取__位数。 A．5 B．3 C．2 D．4 8、在水准网的主要技术要中，三等水准网要求每千米高差中误差应为__。A．±2 B．±4

C．±5 D．±6 9、四等水准测量中，基辅分划(黑、红面)所测高差之差应小于或等于__。A．2.0mm B．3.0mm C．4.0mm D．5.0mm 10、在第Ⅳ象限时，坐标增量为（），象限角αAB与坐标方位角RAB的关系为αAB=RAB+360°。 A．△xAB＞0，△yAB＞0 B．△xAB＞0，△yAB＜0 C．△xAB＜0，△yAB＞0 D．△xAB＜0，△yAB＜0 11、往返水准路线高差平均值的正负号是以__的符号为准。 A．往测高差 B．返测高差 C．往返测高差的代数和 D．往返测高差的平均值 12、竖盘指标差的检验方法是：用正倒镜观测远处一水平清晰目标__个测回，按公式算出指标差x，然后取平均值，如果x大于±20”，则需校正。 A．2 B．3 C．4 D．5 13、在导线测量中，四等边角网的平均边长为（）。 A．2km B．3km C．4km D．5km 14、偶然误差具有__特性。 A．有限性 B．集中性 C．对称性 D．规律性 E．抵偿性 15、调节调焦螺旋可减小或消除视差，其顺序为__。 A．先目镜，后物镜 B．先物镜，后目镜 C．先粗瞄，后精准 D．先精准，后粗瞄 16、建筑基线布设的常用形式有（）、（）、（）和（）。 A．矩形；十字型；丁字型；L型 B．山字型；十字型；丁字型；交叉型 C．一字型；十字型；丁型；L型