[实用新型]微悬臂传感器测量液体中痕量物质的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保检测领域中测量液体中痕量物质的装置，特别是涉及一种微悬臂传感器在测量液体中痕量物质的装置。

背景技术

在经济高速发展的同时，环境污染也在日益加剧。生态环境的平衡不断地遭到破坏，正威胁着人类的生存和持续的经济发展，因此加强生态环境保护和建设，推动经济持续快速协调健康发展是我国新时期的主要任务之一。水质的好坏，直接关系到一个国家国民的身体健康，也是国家进步的标志之一。我们国家的用水目标，应该从“村村通自来水”，逐步进展到“人人喝高质量的饮用水”。专家认为饮水的污染是导致癌症，心脏病和铅中毒的第一号威胁，身体的吸收导致了种种的慢性病。水污染不仅影响我们的健康，还能腐蚀用具，弄脏和腐蚀衣物和用具，使食物和饮水变味，以及使头发逐渐变色。在很多地表水中，除常规的污染因子外，还有很多微量的有毒有害物质(痕量物质)，包括“三致”(致癌、致畸、致突变)物质。痕量物质难降解，高毒性，通过食物链能在人体内蓄积，能够在大气环境中长距离迁移，其对人体和环境带来的危害已成为近几年世界各国关注的环境焦点问题，并引起世界各地决策者和科学家的关注。

但是目前的监测方法和监测仪器远远不能满足实际需求，环境监测仪器作为仪器仪表学科中的新的分支，与其它学科仪器相比还处于比较落后的状态。先进的工业国家从上世纪80年代开始，就在空气、水质、海洋及生态等环境领域投入了大量的资金与人力，进行环境检测的基础研究和仪器系统的开发。并相继有先进成熟的产品推向市场，形成了环保仪器的新兴产业。国内的环境事业起步较晚，滞后了十多年，总体上还比较落后。国家和各省建设的重要流域的100多个自动水质监测站的在线仪器几乎全部采用进口仪器。据有关资料报导，引进的环境监测仪器和装备已高达近20亿元。因此目前国内高水平的环境监测仪器的巨大市场被国外公司占领。现有的水质检测方法有很多：化学耗氧量法，生物耗氧量法，库仑滴定法，分光光度法，比色法，气相色谱法，液相色谱法，质谱法等，但它们都存在这样或那样的缺点，如操作步骤多、过程繁杂、监测周期长，不易实现实时野外监测，精度不高，达不到精确监控的要求。痕量物质的浓度非常低，从ppm(part-per-million)到ppb(part-per-billion)甚至ppt(part-per-trillion)数量级，这种微少含量的物质很难用常规传感检测方法进行测量。因此迫切需要研究开发高灵敏度、高精度、高选择性的痕量物质检测技术和监测仪器。

1982扫描隧道显微镜出现；1986年，Binnig等人利用扫描隧道显微镜测量近10^-18N的表面力，将扫描隧道显微镜与探针式轮廓仪相结合，发明了原子力显微镜(AFM)，在空气中测量，达到横向精度3nm和垂直方向0.1nm的分辨率。California大学S.Alexander等人利用光杠杆实现的原子力显微镜首次获得了原子级分辨率的表面图像。以STM和AFM为基础发展的显微镜，可统称为扫描探针显微镜(SPM)。它们大都能观测到纳米尺度，以它们为基础进行适当的改造，可进行纳米测量，如以后出现的激光力显微镜、磁力显微镜、静电力显微镜、弹导电子发射显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描近场光学显微镜、光子扫描隧道显微镜、扫描热显微镜等，都是利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面在纳米尺度上表现出来的物理和化学性质。它们的非接触式探针的直径非常小，从而极大地提高了测量分辨率。

目前，国内外AFM和STM主要应用在研究高分辨率检测与表面和微结构之间的物理相互作用，从而给出微形貌、形状和尺寸的测量。表面吸附感应的研究起步却只是近十年的事。此外，由于纳米材料和器件的特征长度很小，测量时产生很大扰动，以至产生的信息并不能完全代表其本身特性。这些都是限制纳米测量技术通用化和应用化的瓶颈，因此，纳米尺度下的测量无论是在理论上，还是在技术和设备上都需要深入研究和发展。