[发明专利]监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置与方法

权利要求书

1.一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：包括压电石英晶片、激励电极、吸附测量池、控制器和阻抗分析仪；两个激励电极分别安装于压电石英晶片上下方，且与压电石英晶片分离，构成激励电场，其中上激励电极封装在薄壁玻璃管中，置于吸附测量池内，下激励电极置于吸附测量池底部，激励电场通过玻璃与空气的传导施加在压电石英晶片上使其谐振，其谐振频率由阻抗分析仪测定，并由控制器进行数据采集、分析和存贮。

2.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述控制器通过Sauerbrey方程记录并显示石英晶体表面的质量变化量：

ΔF＝-2.26×10^-6F₀²×Δm/A

式中，F₀是石英晶体的基频(Hz)，Δm为质量变化(g)，A为单面谐振区域的面积(cm²)。

3.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述压电石英晶片为AT切型压电石英晶体，表面无电极，即为裸压电石英晶片，经过抛光处理后具有优良的透光性，可同时用于质量与光谱测定，测定时放在吸附测量池底部即可。

4.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述激励电极材质包括铜、铝、石墨、铁、不锈钢或钛，形状包括圆片、圆柱、球型、金属丝网和管状。

5.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述上激励电极根据需要在表面涂覆防腐蚀层或封装在薄壁玻璃管中，避免电极腐蚀。

6.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述下激励电极为圆片金属电极，置于石英晶片下方。

7.如权利要求1所述的一种监测强腐蚀性气体的非接触电极压电传感器装置，其特征是：所述上激励电极、下激励电极的中心与压电石英晶片的圆心在同一直线上时，入射平行光通过置于管状电极中的光导纤维照射在石英晶片中心谐振区域，透射光由另一管状电极中的出射光导纤维导出至光谱仪，同时进行质量与光谱的测定。

8.基于如权利要求1-7中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)将上下激励电极、压电石英晶体固定于测量池内；优化电极位置后，将两电极与阻抗分析仪相联，测定无膜石英晶片的谐振频率作为成膜质量计算的参照点；

(2)在压电石英晶体表面制备待研究材料的薄膜；将其放入同一吸附测量池中，膜面向上，测定成膜后石英晶片的谐振频率，通过频率变化量计算成膜质量与厚度；

(3)加入待吸附的组分，监测压电石英晶体谐振频率随时间的变化曲线；根据压电石英晶体的谐振频率变化，由Sauerbrey方程计算表面质量，测定有关动力学与热力学参数；

(4)在压电传感与光谱同时测定实验中，将压电石英晶体置于分光光谱仪或荧光光度计的测定光路中，或利用光导纤维进行光传导；

(5)清洗吸附测量池，更换压电石英晶体，进行下一次测定。