晶體振蕩露點儀技術簡介

感濕石英晶體

對于標準的晶體而言，其震蕩頻率并不會對水汽產生響應。QCM微水測量技術在黃金電 表面涂布一種聚合物。聚合物涂層的特性是可以快速吸收水汽或者釋放水汽而干燥。重要的是，作為聚合物涂層吸收水汽的結果，石英晶體的質量會增加，因而晶體的振蕩頻率會發(fā)生變化。

相反，當聚合物涂層干燥的時候，晶體的質量減少，其振蕩頻率增加。

 

為了測量被吸收水汽，將傳感器（聚合物涂層的晶體）置于恒溫的測量腔室，通過的樣氣流量穩(wěn)定在100毫升/分鐘。測量周期分為兩個階段。起初，干燥后的樣氣經過傳感器測量腔室，測量此時石英晶體的振蕩頻率。隨后，未經干燥的樣氣通過測量室，再次測量晶體的振蕩頻率。

 

對應干氣和濕氣的頻率之差與樣氣中的水汽含量成比例關系。每個周期中，通過干氣和濕氣的時間各為30秒，如果改變這個時間關系，則會影響儀器的校驗。

 

在實際運用中，為了補償外部溫度等因素造成的影響，測量腔室中安置了兩個完 相同的晶體。一個是有聚合物涂層，而另外一個沒有涂層的作為參考晶體。在每個測量周期，無論是干氣還是濕氣，測量晶體和參考晶體的輸出頻率經過混合，過濾，除去所有不相關的頻率，得到了兩者之間的差值(fr- fs)。由于這兩個晶體完 相同，所有外部因素和內部干擾對兩者的影響都是完 同等的，這樣，所有可能干擾晶體頻率的因素(溫度、老化等)，在fr- fs 值中都被完 去除了。氣體回路包括分子篩干燥筒，濕度發(fā)生器，以及采樣模塊；采樣模塊包含三個用于流量控制的電磁閥，以及安置了測量晶體和參考晶體的測量腔室。測量振蕩器和參考振蕩器位于測量模塊的末端。整個測量腔室恒溫在60°C。下圖是一個測量流路圖示。

干氣流經V1, 濕氣(樣氣)流經V3，濕度發(fā)生器產生5~10ppmV的校驗氣經過V2，每個流路的流量穩(wěn)定在100毫升/分鐘。各路氣體輪流進入測量腔室，或者被直接排空。