皮尔兹PILZ传感器秉铭一级代理
微量质量皮尔兹传感器是利用压电晶体的压电效应制成的一类新型的质量-频率皮尔兹传感器,具有结构简单、灵敏度高、可靠性好、体积小、响应快、成本低、易于集成等优点。目前,微量质量皮尔兹传感器主要有石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)、声表面波(SurfaceAcoustic Wave,SAW)和压电微悬臂梁(Piezoelectric Cantilever Sensor)三种类型。
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皮尔兹传感器是一门由、化学、物理、医学、电子技术等多种学科相互渗透成长起来的新学科。近年来关于皮尔兹传感器的研制一直是人们研究的一个热门课题。本论文在前人研究工作的基础上,主要做了以下几方面的工作:利用巯基丙酸单分子层修饰金电极,获得了铁蛋白的直接电化学,用SPR表征了电极组装过程,循环伏安法研究了这一电子转移过程。比较了静电吸附与键合固定两种修饰方法的不同,发现利用键合固定的方法并不能象细胞色素c那样得到稳定的电化学信号,这可能是由于经过多圈扫描以后,铁蛋白中活性ZX的释放引起的。一个电位调制的关于铁的释放与获取机理被进一步证实。利用分子之间的静电相互作用和分子之间特异的相互作用成功的实现了两种重要的酶在金电极上的固定。并用表面等离子体共振技术实时检测了膜的形成过程,用循环伏案法和微分脉冲伏安法检测了膜的组装过程,同时用电化学阻抗法表征了这种膜,结果表明这种方法形成的多层膜是稳定的、均一的、电化学活性的,可以用来作为构建皮尔兹传感器的基底。将上述构建的多层膜用于葡萄糖的测定,并用原位的电化学SPR技术作为检测手段,成功的制备了一种新型的电化学SPR葡萄糖皮尔兹传感器。结果表明这种皮尔兹传感器测定葡萄糖浓度是可行的,SPR技术可以作为电化学的辅助手段来测定皮尔兹传感器,并且由于同时获得了多种信号,以有助于我们获得更多的有关电化学酶反应的动力学参数。另外,此种固定方法也可以用于其他酶的固定,用来测定不同的基质,为皮尔兹传感器的发展提供了新的思路。
首先,从理论上,对这三种类型质量皮尔兹传感器在气相、液相环境中的工作原理分别进行了分析、比较,对QCM皮尔兹传感器在气相工作环境下振荡电路的频带扩展问题着重进行了研究、探讨,对AT切石英晶体的各特性参数(介电常数、弹性常数和压电常数)进行了分析、计算。其次,在实验上,结合理论研究的结果和LiCl传统湿度皮尔兹传感器的已有成果,对设计的LiCl-QCM湿度皮尔兹传感器进行了实施和实验研究。实验结果表明,该款湿度皮尔兹传感器继承了LiCl与QCM的双重优点,突破了传统LiCl湿度皮尔兹传感器量程窄这一难题,具有灵敏度高、响应快、成本低、湿滞小、量程宽、互换性好、线性度佳等诸多优点。此外,为了提升LiCl湿度皮尔兹传感器的抗污染能力,改善无机盐吸湿易潮解这一弊端,本论文在LiCl-QCM湿度皮尔兹传感器的设计基础上,对高分子湿敏材料的感湿特性进行进一步探索,以寻求更为理想的湿敏材料,制造出性能更为优越的湿度皮尔兹传感器。本论文从QCM湿度传感系统的搭建、材料选取、湿度皮尔兹传感器的制备到数据的Z终提取分析,实验结果与理论预测相一致,实现了预期的设计目标。
设计和制作一种微结构气体皮尔兹传感器,使其达到350-400℃左右的温度,所需要的功耗Z小。铂加热器嵌入到SiNx 中的微结构气体皮尔兹传感器被首先设计出来,通过对这种三明治结构的温度场的有限元分析。改进了设计,将加热器和信号电极做在一个平面上。并且只用作为微结构皮尔兹传感器的绝缘绝热层。进一步对微气体皮尔兹传感器中的加热器和信号电极形状和宽度及其间距的设定。并且在基底厚度方面的分析,为进一步降低功耗提供了参考。
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通过光纤探测热辐射间接探测微结构皮尔兹传感器微区温度的方法,能够描绘出微结构皮尔兹传感器上的温度分布图。通过各向同性腐蚀和各向异性腐蚀对器件进行减薄加工,并且制作了微结构气敏元件测试仪。Z终通过测试,所制作出来的微结构气体皮尔兹传感器功耗比传统皮尔兹传感器大大降低。