第七章 表面质量型部分
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1、1无论做人还是做事，我认为务必信守这一点，有多大的力就做无论做人还是做事，我认为务必信守这一点，有多大的力就做多大的事，千万不要超出能力范围之外去做无法掌控的事情，多大的事，千万不要超出能力范围之外去做无法掌控的事情，即要即要量力而为量力而为。欲速则不达，凡事遵循客观实际，不贪大求快。欲速则不达，凡事遵循客观实际，不贪大求快。量力而为我想还包含另一层含义量力而为我想还包含另一层含义尽力而为尽力而为充分发挥人充分发挥人的主观能动性。不怕远就怕弯，就怕不自量力摔痛了也不知回的主观能动性。不怕远就怕弯，就怕不自量力摔痛了也不知回头。头。 - 引自引自蒋锡培蒋锡培2013年年10月月23日所发微博日所
2、发微博 1. 甲基膦酸二甲酯（甲基膦酸二甲酯（DMMP）质量敏感）质量敏感型气体传感器的制备及特性研究型气体传感器的制备及特性研究3主要内容主要内容一一研究意义研究意义二二基本原理和实验方法基本原理和实验方法三三PVDF-QCM传感器特性研究传感器特性研究4一、一、 研究意义研究意义1.1 化学战剂化学战剂1.2 毒剂探测的研究现状毒剂探测的研究现状1.3 论文选题及意义论文选题及意义51.1 化学战剂化学战剂国家安全及人民生命安全面临问题国家安全及人民生命安全面临问题 东京沙林事件东京沙林事件（1995年）年）齐齐哈尔芥子气中毒事件齐齐哈尔芥子气中毒事件（2003年）年）6化学战剂分类化学战
3、剂分类化学战剂化学战剂失能性毒剂失能性毒剂窒息性毒剂窒息性毒剂全身中毒性毒剂全身中毒性毒剂神经性毒剂神经性毒剂糜烂性毒剂糜烂性毒剂刺激性毒剂刺激性毒剂对乙酰胆碱酯酶（对乙酰胆碱酯酶（AchE）的活性有强烈地抑制作用，的活性有强烈地抑制作用，有机磷酸酯类衍生物有机磷酸酯类衍生物接触后能引起皮肤、眼、接触后能引起皮肤、眼、呼吸道等局部损伤呼吸道等局部损伤主要代表有芥子气和路易氏剂等主要代表有芥子气和路易氏剂等经呼吸道吸入，经呼吸道吸入，破坏细胞呼吸功能破坏细胞呼吸功能主要代表有氢氰酸、氯化氰等主要代表有氢氰酸、氯化氰等损伤呼吸系统，导致缺氧和窒息损伤呼吸系统，导致缺氧和窒息主要代表有光气、双光气等
4、主要代表有光气、双光气等 思维、情感和运动机能障碍思维、情感和运动机能障碍 主要代表有毕兹主要代表有毕兹 对眼和上呼吸道有强烈刺激作用对眼和上呼吸道有强烈刺激作用 主要代表有苯氯乙酮、亚当氏气、主要代表有苯氯乙酮、亚当氏气、西埃斯和西阿尔西埃斯和西阿尔 71）常用检测技术）常用检测技术a. 化学比色法化学比色法b.色谱质谱技术色谱质谱技术c.离子迁移谱离子迁移谱1.2 研究现状研究现状M-8M-8毒剂检测纸毒剂检测纸特定的不同的比色管特定的不同的比色管不能区分种类不能区分种类M90-D1-C CHEMICAL WARFARE AGENT DETECTOR（使被检测的样品蒸气或微粒离化形成离子，
5、使被检测的样品蒸气或微粒离化形成离子，然后让离子在弱电场中产生漂移；迁移率不同，然后让离子在弱电场中产生漂移；迁移率不同，漂移时间不同漂移时间不同 ）81）常用检测技术）常用检测技术a. 化学比色法化学比色法b. 色谱质谱技术色谱质谱技术c. 离子迁移谱离子迁移谱d. 红外光谱红外光谱e. 火焰光度法火焰光度法f. 质量敏感型传感器质量敏感型传感器JSLSCAD：不同结构的化合物分子在吸收不同结构的化合物分子在吸收红外光时，分子转动和原子振动时所需的能量红外光时，分子转动和原子振动时所需的能量不同。不同。 AP2C CW Detector当染毒空气进入检测室后，经火焰燃烧，含磷当染毒空气进入检
6、测室后，经火焰燃烧，含磷和硫元素的混合物分别产生次磷酸和单质硫。和硫元素的混合物分别产生次磷酸和单质硫。在一定的火焰温度下，磷和硫发射出特定波长在一定的火焰温度下，磷和硫发射出特定波长的光，经光电倍增管转换成电信号后得到与被的光，经光电倍增管转换成电信号后得到与被测物浓度相关的检测结果。测物浓度相关的检测结果。 JCAD核磁共振核磁共振毛细管电泳毛细管电泳电化学电化学上述几种检测技术联合使用上述几种检测技术联合使用92）质量敏感型传感器）质量敏感型传感器 体积小体积小 携带方便携带方便 灵敏度高灵敏度高 抗干扰能力强抗干扰能力强 智能程度高智能程度高 可远距离探测可远距离探测QCMSAW体声波
7、传感器 声表面波传感器 石英晶体微天平石英晶体微天平 101986年年NRL，112MHzSAW延迟线延迟线含氟聚合物含氟聚合物3）敏感薄膜研究概况）敏感薄膜研究概况国外国外 美国美国70年代初年代初9MHz的的QCM无机材料无机材料1979年年Wohltjen和和Dessy SAW延迟线延迟线1997年年NRL，200MHzSAW谐振型谐振型BSP系列系列113）敏感薄膜研究概况）敏感薄膜研究概况国外国外 美国美国 法国法国 新墨西哥新墨西哥 荷兰荷兰 德国德国1995年年98MHz SAW延迟线延迟线FPOL2001年年111和和115MHzLove波延迟线波延迟线FPOL1992年，年，
8、98MHzSAW延迟线镀金延迟线镀金铜系配位化合物铜系配位化合物1999年年97MHz SAW延迟线延迟线+FT-IR-ERS铜、镍离子配位化合物铜、镍离子配位化合物1994年年78MHz SAW延迟线延迟线镧（镧（）配位化合物）配位化合物1996年年148MHz SAW延迟线延迟线硫醇及其衍生物硫醇及其衍生物123）敏感薄膜研究概况）敏感薄膜研究概况国内国内 起步较晚，只有起步较晚，只有北京防化研究院、北京防北京防化研究院、北京防化指挥工程学院、电子科技大学化指挥工程学院、电子科技大学等有所报等有所报道道p 北京防化研究院北京防化研究院 2003年，电化学聚合聚邻苯二胺分子印迹纳米膜年，电化
9、学聚合聚邻苯二胺分子印迹纳米膜, QCM 2005年，年，159MHz延迟线延迟线SAW 2007年，年，300MHz延迟线延迟线SAW，EWC/SPUDT结构结构131.3 选题依据选题依据国内起步晚国内起步晚 参与的研究单位也比较少，大部分还在实验室研究阶段参与的研究单位也比较少，大部分还在实验室研究阶段 实用化产品基本上需要从国外购买实用化产品基本上需要从国外购买 对化学战剂的检测在和平时期的日常生活中对化学战剂的检测在和平时期的日常生活中也不能轻视也不能轻视14二、二、基本原理和实验方法基本原理和实验方法 QCMhf10262mf10262f206206.hmfQCM：两面镀有金属电极
10、的晶片上加高频交变电压时，晶片两面镀有金属电极的晶片上加高频交变电压时，晶片就会做周期性的机械变形振动，同时两表面产生周期性的正就会做周期性的机械变形振动，同时两表面产生周期性的正负电荷。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的负电荷。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常微小，只有振幅都非常微小，只有当激励信号周期与晶片本身固有的谐当激励信号周期与晶片本身固有的谐振周期相同时，振幅才急剧增加，这种现象称为压电谐振振周期相同时，振幅才急剧增加，这种现象称为压电谐振。利用石英晶片压电谐振现象可制成利用石英晶片压电谐振现象可制成石英晶体谐振器石英晶体谐振器。 m：单位面积上的质
11、量变化；：单位面积上的质量变化； h：薄膜厚度：薄膜厚度15二、二、基本原理和实验方法基本原理和实验方法 SAW22120204()()()2Rfkkhfk hfV 质量沉积效应质量沉积效应(mass loading effects) 粘弹效应粘弹效应(viscoelastic effects)质量沉积效应质量沉积效应是薄膜质量的改变导致是薄膜质量的改变导致IDT谐振频率的偏移；谐振频率的偏移；声电效应声电效应是由薄膜的电导率变化导致是由薄膜的电导率变化导致SAW的波速和衰减变的波速和衰减变化；化；粘弹性效应粘弹性效应是是SAW传播路径上覆盖的薄膜（尤其是聚传播路径上覆盖的薄膜（尤其是聚合物）
