石英分析硬包层

1934年在引入了AT切割晶体后，在所有的频率控制应用中，石英晶体成为主流趋势。AT切割晶体的优点是在室温下，它对温度几乎没有频率漂移。自很早石英谐振器开始用作频率控制元件以后，在电极上划铅笔标记来增加谐振器的频率或者用橡皮擦去一些电极材料来减少频率已是普遍做法。这种对质量导致频率移动的理解仅仅建立在定性基础上的。然而在1959年，Sauerbrey发表论文指出石英谐振器频率的移动与增加的质量成正比例。他此发现通常被看作是一个突破，迈出了利用一种新的定量方法来测量微量物质的第一步，例如石英微天平。 人们把QCM描述成一个超灵敏的质量传感器，它的核心部件是夹在一对电极中的AT切割石英晶体。在电极与振荡器连接并施加交流电压之后，石英晶体因为压电效应会以它的谐振频率振荡。因为高质量的振荡，所以振荡通常会很稳定。 根据Sauerbrey公式，如果在一个或两个电极上均匀地制备一个硬层，谐振频率的衰减与被吸附层的质量成正比。 △f：所要测定的频率变化量f0：石英的固有频率△m：单位面积的质量变化量(g/cm2)A： 压电活性面积rq：石英的密度=2.648g/cm3m q：石英的剪切模量=2.947×1011g/cm×s2. 以下几种情况不适用于Sauerbrey公式：1) 被吸附的物质在电极表面上呈非刚性状态； 2) 被吸附的物质在电极表面上滑动；3) 被吸附的物质在电极表面上沉积的不均匀； 因此，Sauerbrey公式仅严格适用于均匀、同质、刚性薄膜的沉积。由于这个原因，很多年来，QCM仅仅被视为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]物质的检测器。直到二十世纪80年代，科学家们才认识到如果石英完全浸入液体中，也能受激发产生稳定的振荡。Kanazawa及其合作者对QCM在液相中测量方面做了许多开拓性的工作，他们指出QCM从空气进入到液体时，它的谐振频率的变化是与液体的密度与粘度乘积的平方根成正比例的，如下式。 △f：所要测定的频率变化量fu：石英的固有频率rL：与石英接触的液体的密度h L：与石英接触的液体的粘度rq：石英的密度=2.648g/cm3m q：石英的剪切模量=2.947×1011g/cm×s2. 当人们发现过量的粘性载荷并不妨碍在液体中使用QCM，而且它对固-液态中质量的变化仍然非常灵敏，QCM就被用于直接与液体和/或粘弹性的薄膜进行接触来评估物质量和粘弹性特征的变化。甚至在空气或真空中，各层的振幅衰减可看为忽略不计或极其微小，因此它可用于探查石英上的耗散过程，尤其适用于沉积在石英表面的软性凝聚态物质，如厚的聚合物层。

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目前，在有线电视和通信网络中，采用光纤干线已成主流。随着光纤的技术进步，光纤族也已形成系列。本文拟对正在不断开发和应用的光纤族系列产品作一简介。 1光纤的分类 光纤是光导纤维（OF：Optical Fiber）的简称。但光通信系统中常常将 Optical Fibe（光纤）又简化为 Fiber，例如：光纤放大器（Fiber Amplifier）或光纤干线（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义，但在光系统中却是指光纤而言的。因此，有些光产品的说明中，把fiber直译成“纤维”，显然是不可取的。 光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。 光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。 光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。 （1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm、1.3pm、1.55pm）。 （2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。 （4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。 按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。 （5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。 2石英光纤 是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。 掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。 氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。 石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。 3红外光纤 作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。 红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。