專利名稱：基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器。
背景技術(shù)：
石英晶體微天平(Quartz crystal microbalance, QCM)是一種新型傳感測(cè)量技術(shù)，它是利用石英晶體諧振頻率的變化與晶體電極表面沉積的物質(zhì)質(zhì)量之間成正比例關(guān)系，可檢測(cè)電極表面ng甚至pg級(jí)的質(zhì)量變化及溶液的粘度、密度、阻抗、介電常數(shù)等參數(shù)的變化，因具有靈敏度高、響應(yīng)快速、操作簡便和價(jià)格低廉的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于大氣污染物、 生物分子等物質(zhì)的檢測(cè)。石英晶體微天平傳感器的核心部件是石英晶體片上金屬電極的安裝使用，目前較通用的電極材料有金、銀、鋁，因石英晶體片光滑、附著力小，安裝時(shí)通常在電極材料與石英晶體片之間先加鍍ー層金屬鉻，以增強(qiáng)電極材料在石英晶體片上的附著力，因此，加鍍的金屬鉻層對(duì)石英晶體微天平傳感器的制作具有十分重要的作用。然而，金屬鉻鍍層在堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機(jī)酸中具有好的化學(xué)穩(wěn)定性，但能溶于氫鹵酸(如鹽酸)和熱的硫酸中，使其應(yīng)用受到限制；金屬鈦則具有這方面的優(yōu)越性，因?yàn)殁伿且环N高強(qiáng)度、低質(zhì)量的金屬，具有優(yōu)良的抗腐蝕能力一幾乎與鉬ー樣好。此外，由于金價(jià)格昂貴，在金屬鈦和金之間加鍍金屬銀，能有效降低鍍金層的厚度一金的使用量，從而降低整個(gè)石英晶體微天平傳感器的成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器，在金屬鈦和金之間加鍍金屬銀，可降低傳感器的成本。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括ー個(gè)石英晶體片，所述石英晶體片表面是鍍鈦膜層，所述鍍鈦膜層表面是鍍銀膜層，所述鍍銀膜層表面是鍍金膜層，從而形成ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器。值得注意的是，采用真空鍍膜和掩膜版技術(shù)，容易控制金屬鍍膜厚度和大小。本實(shí)用新型所述鍍鈦膜層厚度為I 50 nm，所述鍍銀膜層厚度為20 200 nm，所述鍍金膜層厚度為20 200 nm，所述石英晶體片的基頻為4 20 MHz0并且由于基底材料是金屬鈦，強(qiáng)度和抗腐蝕性能好，與傳統(tǒng)Cr/Au鍍層相比，Ti/Ag/Au鍍層的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定度高。而且，在控制電極材料厚度的情況下，在金屬鈦和金之間加鍍金屬銀，有效降低了鍍金層的厚度，減少了金的使用量，從而降低了整個(gè)石英晶體微天平傳感器的生產(chǎn)成本。因此，本實(shí)用新型的有益效果是，所述基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器具有制作簡單、成本低廉、靈敏度高、抗腐蝕性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于傳統(tǒng)的石英晶體微天平傳感器。
圖I是基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器剖面示意圖。圖I中，I.石英晶體片，2.鍍鈦膜層，3.鍍銀膜層，4.鍍金膜層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型發(fā)明作進(jìn)ー步的說明如圖I所示，ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括ー個(gè)基頻為8. O MHz的石英晶體片1，利用真空鍍膜技術(shù)在所述石英晶體片I表面鍍20 nm厚度的鈦膜層2，在所述鍍鈦膜層2表面鍍130 nm厚度的銀膜層3，在所述鍍銀膜層3表面鍍50 nm厚度的金膜層4，從而形成ー種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器。 由于基底材料是金屬鈦，強(qiáng)度和抗腐蝕性能好，與傳統(tǒng)Cr (20nm) /Au (180nm)鍍層相比，Ti (20nm) /Ag (130nm) /Au (50nm)鍍層的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定度高，且大大減少了金的使用量而降低了石英晶體微天平傳感器的生產(chǎn)成本，可廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括一個(gè)石英晶體片(I)，所述石英晶體片(I)表面是鍍鈦膜層(2)，所述鍍鈦膜層(2)表面是鍍銀膜層(3)，所述鍍銀膜層(3)表面是鍍金膜層(4)，形成一種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石英晶體微天平傳感器，其特征在于所述鍍鈦膜層(2)厚度為I 50 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石英晶體微天平傳感器，其特征在于所述鍍銀膜層(3)厚度為 20 200 nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石英晶體微天平傳感器，其特征在于所述鍍金膜層(4)厚度為 20 200 nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石英晶體微天平傳感器，其特征在于所述石英晶體片(I)的基頻為4 20 MHz。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器，該傳感器包括一個(gè)石英晶體片(1)，所述石英晶體片(1)表面是鍍鈦膜層(2)，所述鍍鈦膜層(2)表面是鍍銀膜層(3)，所述鍍銀膜層(3)表面是鍍金膜層(4)，形成一種基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器。本實(shí)用新型的效果和益處在于所述基于鈦基三層金屬膜的石英晶體微天平傳感器具有制作簡單、成本低廉、靈敏度高、抗腐蝕性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于傳統(tǒng)的石英晶體微天平傳感器。
文檔編號(hào)G01R27/26GK202614627SQ20122031373
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者曹忠, 龍姝, 周婷, 龍文斌, 徐雷濤, 閆璐璐 申請(qǐng)人:長沙理工大學(xué)