[发明专利]一种使用低温玻璃焊料焊接的石英晶振传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器及制备方法。

背景技术

目前，原子力显微镜作为一种重要的材料表面结构性能表征的分析仪器，已被广泛的运用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域。原子力显微镜具有许多优点，例如可以提供真正的三维表面图，最重要的是对样品无特殊要求，无需导电，因此更具广泛适用性。但是随着材料科学的发展，单纯测量材料的表面形貌特征已经不能满足纳米尺度表征材料性能的需求，人们希望在高空间分辨率的条件下，测试材料表面结构性能的同时，还可以得到材料的其他信息，由此多频原子力显微技术就应运而生了。

多频原子力显微技术是近几年发展起来的一种有效的纳米表征技术。多频原子力显微技术可以克服传统原子力显微镜的局限性，可以应用于更广泛的研究领域和研究体系，例如定量研究材料的力学性能、电性能、磁性能，以及多场耦合性能。因此多频原子力显微技术有效的拓宽了原子力显微镜的应用领域。

多频原子力显微技术中最简单的是双模式原子力显微技术，在2004年由Garcia首次提出。该方法使用两个频率来激发悬臂振动，激发频率通常为悬臂的第一和第二本征频率。悬臂振动的振幅或者频率会随着测试样品表面的高低起伏发生变化，通过检测悬臂的第一个模式输出的检测振幅或者频率的变化，得到样品表面的形貌，利用第二个模式输出的信号，振幅或者相位变化，测试材料表面的力学、电学、磁学等性质。

但是同普通原子力显微镜一样，目前包括双模式原子力显微技术在内的多频原子力显微技术都是基于微悬臂结构的力传感器。微悬臂传感器存在一些缺点，例如需要庞大的光检测系统，品质因子低，灵敏度低，无法用于极端的测试条件，只能测试较软的材料等。因此无法用于硬质材料体系以及极端条件的测试，限制了多频原子力显微技术的发展与应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有原子力显微镜都是基于微悬臂结构的力传感器，微悬臂结构的力传感器存在需要庞大的光检测系统，品质因子低，灵敏度低和无法用于极端的测试条件的问题，而提供一种使用低温玻璃焊料焊接的石英晶振传感器及其制备方法。

一种使用低温玻璃焊料焊接的石英晶振传感器是通过低温玻璃焊料将两个或四个尺寸和形状完全相同的石英晶振悬臂焊接在一起。

当使用低温玻璃焊料焊接的石英晶振传感器是通过低温玻璃焊料将两个尺寸和形状完全相同的石英晶振悬臂焊接在一起时，它按以下步骤完成的：所述的两个尺寸和形状完全相同的石英晶振分别为第一石英晶振和第二石英晶振，将第一石英晶振和第二石英晶振分别垂直固定在焊接台上，且使第一石英晶振的第一悬臂A1臂和第二石英晶振的第一悬臂B1臂处于同一高度上，第一石英晶振的第二悬臂A2臂和第二石英晶振的第二悬臂B2臂处于同一高度上；第一石英晶振的第一悬臂A1臂的顶端和第二石英晶振的第一悬臂B1臂的顶端组成的夹角为α1，之间的焊缝距离为焊缝m1；第一石英晶振的第二悬臂A2臂的顶端和第二石英晶振的第二悬臂B2的臂的顶端组成的夹角为α2，之间的焊缝距离为焊缝m2；使用电烙铁将熔融的低温玻璃焊料添加到焊缝m1和焊缝m2处，再在温度为320℃～375℃下将第一石英晶振的第一悬臂A1臂和第二石英晶振的第一悬臂B1臂焊接在一起，将第一石英晶振的第二悬臂A2臂和第二石英晶振的第二悬臂B2臂焊接在一起，得到石英晶振传感器。

当使用低温玻璃焊料焊接的石英晶振传感器是通过低温玻璃焊料将四个尺寸和形状完全相同的石英晶振悬臂焊接在一起时，它是按以下步骤完成的：所述的四个尺寸和形状完全相同的石英晶振分别为第一石英晶振、第二石英晶振、第三石英晶振和第四石英晶振；