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- Quarzkristall-Mikrowaagen (englisch Quartz Crystal Microbalance, QCM) sind Mikrowaagen, deren Sensor auf einem Schwingquarz basiert. Dabei wird die piezoelektrische Eigenschaft von Quarz genutzt. Die Resonanzfrequenz des Schwingquarzes ist abhängig von der Masse des auf der Oberfläche adsorbierten Materials. Anders als der Name vermuten lässt, werden QCM-basierte Systeme nicht ausschließlich als Waagen oder Mikrowaagen eingesetzt, sondern dienen auch als Sensoren für andere Messgrößen. (de)
- Una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM en inglés, también microbalanza piezoeléctrica) mide la masa mediante los cambios de frecuencia de un cristal de cuarzo piezoeléctrico al ser perturbado por la adición de una pequeña masa tal como un virus o cualquier otro objeto minúsculo que se pretenda medir. Puede funcionar en un entorno de vacío o en un líquido, haciéndola útil para determinar las propiedades de los polímeros y la adhesión de las proteínas. La medida de frecuencias se hace con gran precisión de forma sencilla, por tanto, es fácil medir masas pequeñas. La correlación entre la masa y la frecuencia se obtiene por medio de la . Además de medir la frecuencia, también se suele medir la disipación como ayuda al análisis. La disipación es una cantidad adimensional con relación inversa a la frecuencia de resonancia y a la constante de tiempo de decaimiento. Como tal, da una medida cualitativa de la disipación del sistema. Un uso común de las básculas de cristal de cuarzo es la de en la tecnología de película, principalmente en vacío. Aquí el sensor QCM se sitúa cerca de la muestra y se somete a la precipitación. La razón entre la cantidad de precipitación en la muestra y sobre el sensor se denomina tooling factor. Un método para determinar este factor es mover el sensor entre las posiciones de muestreo y de medida; la razón entre las tasas de precipitación en las dos posiciones nos da el tooling factor estimado. Otro método es usar una técnica de laboratorio tal como pruebas de raspado o interferencia de luz blanca para medir el grosor real precipitado sobre la muestra tras terminar el proceso; la razón entre este grosor y el medido por el sensor es el factor estimado. Entre otras técnicas para la medida de las propiedades de películas delgadas están la interferometría de polarización dual y la .Las microbalanzas de cristal de cuarzo pueden ser sometidas a a corrientes eléctricas de alta frecuencia para detectar interacciones moleculares en materiales, gases y líquidos tal como se ha desarrollado en la Universidad Politécnica de Valencia. Esta tecnología de detección se ha aplicado en diversos procesos de la industria alimentaria, para implantes dentales y en la salud, destacando los sensores para la detección de cáncer de diversos tipos, entre ellos el cáncer de colon. (es)
- A quartz crystal microbalance (QCM) (also known as quartz microbalance (QMB), sometimes also as quartz crystal nanobalance (QCN)) measures a mass variation per unit area by measuring the change in frequency of a quartz crystal resonator. The resonance is disturbed by the addition or removal of a small mass due to oxide growth/decay or film deposition at the surface of the acoustic resonator. The QCM can be used under vacuum, in gas phase ("gas sensor", first use described by King) and more recently in liquid environments. It is useful for monitoring the rate of deposition in thin film deposition systems under vacuum. In liquid, it is highly effective at determining the affinity of molecules (proteins, in particular) to surfaces functionalized with recognition sites. Larger entities such as viruses or polymers are investigated as well. QCM has also been used to investigate interactions between biomolecules. Frequency measurements are easily made to high precision (discussed below); hence, it is easy to measure mass densities down to a level of below 1 μg/cm2. In addition to measuring the frequency, the dissipation factor (equivalent to the resonance bandwidth) is often measured to help analysis. The dissipation factor is the inverse quality factor of the resonance, Q−1 = w/fr (see below); it quantifies the damping in the system and is related to the sample's viscoelastic properties. (en)
- Une microbalance à quartz est un cas particulier de microbalance piézoélectrique dans lequel le matériau piézoélectrique utilisé est le quartz. Elle est classiquement réalisée en déposant deux électrodes conductrices de part et d'autre d'un substrat piézoélectrique. Le principe de base de la microbalance est la perturbation des conditions aux limites d'un résonateur : dans le cas de la microbalance à quartz, il s'agit de l'épaisseur effective du substrat dans laquelle est confinée l'onde acoustique. En déposant un matériau (polymère, protéines, métal) sur une microbalance, l'épaisseur vue par l'onde acoustique est augmentée de l'épaisseur de cette couche et la fréquence de résonance du dispositif est décalée puisque Δf/f=Δh/h avec f la fréquence de résonance du dispositif et h l'épaisseur de confinement de l'onde. Dans la théorie la plus grossière proposée initialement par Sauerbrey, la couche additionnelle est supposée avoir les mêmes propriétés mécaniques que le substrat. De nombreux modèles ont depuis été développés pour tenir compte de la différence d'impédance acoustique du multicouches, de la viscosité ou la rugosité du substrat. La sensibilité de la microbalance et sa capacité à mesurer des masses de quelques ng/cm2 vient d'une part des très faibles pertes acoustiques dans le quartz qui confèrent au dispositif un facteur de qualité élevé (quelques dizaines de milliers dans l'air, quelques milliers en phase liquide), et d'autre part de notre capacité à mesurer avec une très grande précision la fréquence d'oscillation d'un tel dispositif (la fréquence est la quantité physique qui se mesure avec la plus grande précision). Bien que le principe de perturber un résonateur de facteur de qualité élevé pour en faire un capteur sensible se généralise à un grand nombre de dispositifs, le choix du substrat piézoélectrique confère au système global une taille réduite et un signal électrique facile à générer et traiter. Le modèle électrique (dit de Butterworth-Van Dyke) équivalent comprend une branche RLC (résistance-inductance-condensateur) dite acoustique dont les composants électriques se voient affectés des valeurs issues d'analogies entre les quantités mécaniques (pertes, masse, raideur respectivement) et électriques, et une branche électrique parallèle dont la valeur du condensateur est directement égale à la capacité formée des deux électrodes déposées de part et d'autre du substrat piézoélectrique. Cette analogie électrique permet d'intéger le capteur dans des modèles électriques complets d'oscillateurs et de remonter aux grandeurs physiques pertinentes (masse et viscosité de la couche adsorbée sur le capteur) en fonction des grandeurs mesurées (fréquence de résonance et facteur de qualité). La capacité d'un capteur à détecter une très petite quantité de masse adsorbée est d'une part liée à la variation de la grandeur mesurée sous l'effet de la perturbation de la masse à mesurer, et d'autre part à sa stabilité, et plusgénéralement le rapport signal à bruit de la mesure. Le quartz est un substrat de choix du fait de son très faible coefficient de dérive thermique lorsque la coupe AT est sélectionnée. La géométrie de la microbalance -- un disque dans lequel l'onde est confinée en volume, loin des points d'attache du résonateur ou des joints confinant le liquide au-dessus de la surface sensible -- lui permet d'efficacement confiner l'énergie et de garder un facteur de qualité élevé dans pratiquement toutes les conditions. Malgré ces avantages, la microbalance reste sensible à un stress dans les joints lors de son assemblage ou à la pression hydrostatique du liquide lorsqu'une grande précision (stabilité en fréquence inférieure à la dizaine de Hz) est recherchée. Lorsque la configuration de l'oscillateur le permet (Colpitts ou NIC -- Negative Impedance Converter -- par exemple), prendre soin de connecter l'électrode en contact avec le liquide à la masse, et le point chaud à la face opposée afin de s'affranchir des perturbations associées aux variations de permittivité ou de conductivité des liquides en présence. (fr)
- 水晶振動子マイクロバランス（すいしょうしんどうしマイクロバランス、Quartz crystal microbalance:QCM）とは水晶振動子の発振を利用して分子の質量を計測する手法。 (ja)
- Een kwarts-microbalans is een stukje piëzo-elektrisch materiaal (bijvoorbeeld kwarts) dat gebruikt wordt om afzetting van materiaal op te meten. Zo kan het opdampen van een laagje metaal, of het neerslaan van een suspensie gemeten worden. Door de massatoename zal de resonantiefrequentie van het stukje piëzo-elektrisch materiaal veranderen. Dit kan opgemeten worden door een wisselspanning over het materiaal aan te leggen, en de faseverschuiving tussen de opgelegde spanning en de gemeten stroom te meten of door het stukje kristal op te nemen in een kristaloscillator, waarmee de verschuivende frequentie rechtstreeks gemeten kan worden. (nl)
- Кварцевые микровесы (метод пьезоэлектрического микровзвешивания, англ. quartz crystal microbalance, quartz crystal nanobalance, QCM, QCN) — инструмент измерения массы, принцип работы которого основан на зависимости частоты колебаний кварцевого резонатора (датчика микровесов) от массы вещества, нанесенного на его поверхность. (ru)
- Mikrowaga kwarcowa (ang. quartz crystal microbalance, w użyciu są akronimy QCM lub rzadziej QMB). Rodzaj czujnika przeznaczonego do detekcji bardzo małych zmian masy. Nazwa mikrowaga jest analogią do wagi szalkowej. Mikrowaga kwarcowa to w istocie zwykły rezonator kwarcowy pracujący z drganiami ścinającymi. Nałożenie na jedną lub obydwie poprzecznie drgające powierzchnie rezonatora pewnej masy obciążającej powoduje obniżenie jego częstotliwości rezonansowej (wydłużenie okresu drgań) zgodnie ze wzorem Sauerbreya (jeśli rezonator pracuje w gazie) lub Kanazawy (jeśli rezonator pracuje w cieczy) oraz zmniejszenie amplitudy drgań. Widoczne z boku poglądowe animacje prezentują mikrowagi bez obciążenia oraz obciążoną – dla celów poglądowych, amplitudy znacznie zwiększono natomiast częstotliwości znacznie zmniejszono. W rzeczywistości amplitudy są bardzo małe – rzędu ułamka nm, zaś częstotliwości obejmują zakres od kilku do kilkudziesięciu MHz. Częstotliwość i amplitudę mikrowagi można mierzyć elektronicznie, z tym, że pomiar częstotliwości jest z reguły znacznie precyzyjniejszy (zwykle też mierzy się właśnie ten parametr). Zmiana częstotliwości jest proporcjonalna do zmiany masy. Mikrowagi kwarcowe wykorzystuje się do pomiaru grubości bardzo cienkich warstw (powierzchnia i gęstość warstwy są znane, zaś masa jest mierzona, co pozwala na obliczenie grubości) oraz detekcji związków chemicznych w cieczach i gazach. Mikrowaga spełnia rolę detektora związków chemicznych kiedy obciążająca ją warstwa (zwykle specjalnie dobrany polimer) jest zdolna do selektywnej sorpcji cząstek z otoczenia. Spadek częstotliwości drgań mikrowagi jest wtedy proporcjonalny do masy cząstek ulegających sorpcji. Mikrowaga kwarcowa umożliwia detekcję cząstek na poziomie ppm zależnie od swojej częstotliwości środkowej oraz masy molowej cząstek. Wartości mas oznaczanych za pomocą QCM mogą być rzędu 0,1 ng = 10-10 g. Sorpcja i desorpcja cząstek podlega w tym wypadku prawu podziału Nernsta, co oznacza, że tego typu czujnik może pracować w sposób odwracalny. Mikrowagi kwarcowe mogą służyć do konstrukcji elektronicznych nosów. Alternatywą dla tego typu detektorów są czujniki z akustyczną falą powierzchniową. (pl)
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- Quarzkristall-Mikrowaagen (englisch Quartz Crystal Microbalance, QCM) sind Mikrowaagen, deren Sensor auf einem Schwingquarz basiert. Dabei wird die piezoelektrische Eigenschaft von Quarz genutzt. Die Resonanzfrequenz des Schwingquarzes ist abhängig von der Masse des auf der Oberfläche adsorbierten Materials. Anders als der Name vermuten lässt, werden QCM-basierte Systeme nicht ausschließlich als Waagen oder Mikrowaagen eingesetzt, sondern dienen auch als Sensoren für andere Messgrößen. (de)
- 水晶振動子マイクロバランス（すいしょうしんどうしマイクロバランス、Quartz crystal microbalance:QCM）とは水晶振動子の発振を利用して分子の質量を計測する手法。 (ja)
- Een kwarts-microbalans is een stukje piëzo-elektrisch materiaal (bijvoorbeeld kwarts) dat gebruikt wordt om afzetting van materiaal op te meten. Zo kan het opdampen van een laagje metaal, of het neerslaan van een suspensie gemeten worden. Door de massatoename zal de resonantiefrequentie van het stukje piëzo-elektrisch materiaal veranderen. Dit kan opgemeten worden door een wisselspanning over het materiaal aan te leggen, en de faseverschuiving tussen de opgelegde spanning en de gemeten stroom te meten of door het stukje kristal op te nemen in een kristaloscillator, waarmee de verschuivende frequentie rechtstreeks gemeten kan worden. (nl)
- Кварцевые микровесы (метод пьезоэлектрического микровзвешивания, англ. quartz crystal microbalance, quartz crystal nanobalance, QCM, QCN) — инструмент измерения массы, принцип работы которого основан на зависимости частоты колебаний кварцевого резонатора (датчика микровесов) от массы вещества, нанесенного на его поверхность. (ru)
- Una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM en inglés, también microbalanza piezoeléctrica) mide la masa mediante los cambios de frecuencia de un cristal de cuarzo piezoeléctrico al ser perturbado por la adición de una pequeña masa tal como un virus o cualquier otro objeto minúsculo que se pretenda medir. Puede funcionar en un entorno de vacío o en un líquido, haciéndola útil para determinar las propiedades de los polímeros y la adhesión de las proteínas. La medida de frecuencias se hace con gran precisión de forma sencilla, por tanto, es fácil medir masas pequeñas. La correlación entre la masa y la frecuencia se obtiene por medio de la . Además de medir la frecuencia, también se suele medir la disipación como ayuda al análisis. La disipación es una cantidad adimensional con relación inver (es)
- Une microbalance à quartz est un cas particulier de microbalance piézoélectrique dans lequel le matériau piézoélectrique utilisé est le quartz. Elle est classiquement réalisée en déposant deux électrodes conductrices de part et d'autre d'un substrat piézoélectrique. (fr)
- A quartz crystal microbalance (QCM) (also known as quartz microbalance (QMB), sometimes also as quartz crystal nanobalance (QCN)) measures a mass variation per unit area by measuring the change in frequency of a quartz crystal resonator. The resonance is disturbed by the addition or removal of a small mass due to oxide growth/decay or film deposition at the surface of the acoustic resonator. The QCM can be used under vacuum, in gas phase ("gas sensor", first use described by King) and more recently in liquid environments. It is useful for monitoring the rate of deposition in thin film deposition systems under vacuum. In liquid, it is highly effective at determining the affinity of molecules (proteins, in particular) to surfaces functionalized with recognition sites. Larger entities such as (en)
- Mikrowaga kwarcowa (ang. quartz crystal microbalance, w użyciu są akronimy QCM lub rzadziej QMB). Rodzaj czujnika przeznaczonego do detekcji bardzo małych zmian masy. Nazwa mikrowaga jest analogią do wagi szalkowej. (pl)
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