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产品配置：模块化原位界面表征平台体统，支持电化学、光学窗口、椭偏、PTFE、高温、湿度、ALD、开放等多模块快速切换，实现多技术原位同步耦合测试。

产品概述

实时表/界面痕量物质原位表征系统是一套基于耗散型石英晶体微天平（QCM-D）技术，模块化可替换流动池的原位界面动态分析表征系统，采用开路电压式谐振电路（OCV）检测技术，可原位、实时定量解析固‑液、气‑固界面吸附/脱附动态过程，同步获取界面质量变化、耗散因子、薄膜厚度、粘弹性参数与界面流变特性。

实现多参数联合解析，规避不同样品带来的实验误差。广泛用于电池电极界面、金属腐蚀、电沉积、光催化、光聚合、高分子薄膜、生物分子吸附、涂层材料等领域研究

主要用途

  1. 固‑液、气‑固界面吸附脱附定量表征：原位追踪界面物质吸附 / 脱附动态过程，定量获取吸附层质量、厚度、粘弹性、界面流变信息。
  2. 电化学原位耦合研究：搭载电化学模块QEM401，开展电化学传感、电沉积、电腐蚀、电化学聚合、电池电极界面反应，同步采集QCM‑D频率耗散与电位、电流、电化学阻抗EIS信号。
  3. 光控界面原位实验：配置窗口模块QWM401，提供光学通路，开展光催化、光聚合等光诱导界面反应，兼容荧光显微镜直接观测芯片表面。
  4. 椭偏‑QCM‑D联合表征：椭偏模块QELM401实现椭偏光谱与QCM‑D同步测量；QCM‑D获得含水湿膜质量，椭偏获取干膜信息，计算薄膜内部溶剂占比，解析薄膜溶胀、构象演变。
  5. 多场景拓展测试：可完成PTF 耐腐蚀液相实验、蒸汽湿度吸附、ALD真空低压环境、开放滴样模式、高低温拓展实验。
  6. 多参数联合分析：同步输出界面质量、耗散因子、电化学信号、光学响应等多维数据，完成多模型拟合，解析界面反应作用机制。

 

核心技术参数

 

项目 参数
流动池数量 ≥1(单通道主机，支持多类型可替换功能模块)
传感器上方体积 ≤100μL
最小样品体积 ≤500 uL
工作温度 15-65℃，软件闭环控制;温度稳定性≤±0.02℃
流动速度 0-1mL/min，支持流动/静止两种测试模式
流动模块可选种类 电化学模块、窗口模块、椭偏模块、PTFE 模块、高温模块等
液体接触材料 钛、橡胶、PTFE、Viton 等，根据模块区分
其他可选模块 开放模块、ALD 模块、湿度模块
芯片可选种类 涂层种类不少于 100 种，支持客户定制芯片
谐振电路 开路电压式谐振电路 OCV，闭合记录 Δf频率变化，断开记录芯片自由衰减 ΔD 耗散变化

 

频率与耗散因子性能

项目 参数
芯片基频 4.95 MHz±50 kHz
频率范围及水中耗散精度 1-70MHz，耗散因子精度≤0.04x10-6
最大时间分辨率(单传感器、单频率) ≥200 个数据点/秒
水中最大质量精度 s0.5 ng/cm2(5 pg/mm2)
谐频检测 1、3、5、7、9、11、13 倍频共7个谐频
频率稳定性 流速 100-200uL/min 稳定后，频率波动≤3Hz/30 min

 

可选功能模块详细介绍

  1. 电化学模块 QEM401

实现 QCM‑D 与电化学（CV、计时电流、EIS 电化学阻抗谱）同步原位联用，适配严苛电化学体系，芯片工作面直接充当三电极体系工作电极。

  • 芯片兼容性：兼容全部 14 mm 规格 QSense 芯片
  • 芯片上方容积：~100 μL
  • 测量方式：流动溶液测试 / 静止溶液测试
  • 溶液接触材质：Viton O 圈与密封垫、PTFE、金属电极
  • 电极配置：工作电极 = 芯片工作面；对电极：铂金板；参比电极：Ag/AgCl（PEEK 封装，直径≤2 mm），支持客户定制参比电极
  • 清洗特性：全部可拆卸零部件可独立拆分清洗
  • 适配：市面绝大多数商用电化学工作站。
  1. 窗口模块 QWM401

提供蓝宝石光学窗口，为芯片表面提供光路通路，用于光化学反应、光催化、光聚合实验，可对接普通荧光显微镜，直接观测芯片表面形貌。

  • 芯片兼容性：兼容全部 14 mm 规格 QSense 芯片
  • 芯片上方容积：~100 μL
  • 测量方式：流动溶液测试 / 静止溶液测试
  • 溶液接触材料：Viton 密封圈、钛流道
  • 光学参数：工作距离≥3.3 mm；样品台‑物镜距离≥35 mm；光口材质：蓝宝石玻璃
  • 清洗特性：全部可拆卸零部件可独立拆分清洗
  1. 椭偏模块 QELM401

实现 QCM‑D 与椭偏光谱同步原位测量。QCM‑D 测得包含溶剂的湿膜，椭偏测得薄膜干态光学参数，两者结合计算薄膜溶剂含量，解析薄膜溶胀、交联、分子构象变化。

  • 芯片适配：优先推荐 QSX301 金芯片、QSX335 二氧化硅芯片；其他芯片可使用，但需自行完成光学标定
  • 芯片上方容积：~100 μL
  • 测量方式：流动溶液测试 / 静止溶液测试
  • 溶液接触材料：Viton 密封圈、PTFE、钛
  • 光学参数：固定入射角 65°；光口玻璃直径 5 mm
  • 泵要求：至少三通道蠕动泵，推荐 Ismatec IPC‑N4 四通道蠕动泵，降低液体扰动对光学信号干扰
  • 清洗特性：全部可拆卸零部件可独立拆分清洗
  1. PTFE 流动模块 QTM401

流道金属钛部件全部替换为 PTFE（特氟龙），适配对钛金属敏感的蛋白、特殊化学试剂体系。

  • 芯片兼容性：兼容全部 14 mm 芯片
  • 芯片上方容积：~100 μL
  • 测量方式：流动 / 静止溶液测试
  • 溶液接触材料：Viton 密封圈、PTFE
  • 清洗：全部可拆卸部件独立清洗
  1. 开放模块 QOM401

无需管路进样，支持移液枪直接滴加样品至芯片表面；配置防挥发上盖，降低溶剂挥发干扰，适合气‑液界面转变过程研究。

  • 测量方式：静止溶液测试
  • 溶液接触材料：Viton 密封圈、PTFE
  • 备注：模块不带样品预热结构，滴样后需要等待基线稳定。
  1. 湿度模块 QHM401

通过 Gore 透气薄膜，在芯片上方构建可控水蒸气氛围，用于高分子膜水蒸气吸附‑溶胀、脱附研究。

  • 测量模式：蒸汽吸附 / 解吸附测试
  • 接触介质材料：Viton 密封圈、钛、Gore 薄膜
  1. ALD 样品架 QVH401

用于高低气压、真空条件下 QCM‑D 检测，适配原子层沉积 ALD 实验；芯片两侧通气泄压，避免压差损坏石英芯片；最高工作温度 250 ℃，需要设备改装配套。

  1. 高温模块 QHTC101

拓展仪器温度上限，室温基础上最高 + 60 ℃；搭配外置加热冷却平台可实现 4‑150 ℃宽温区实验；内置标准流动模块 QFM401；高温实验需要样品除气、预加热处理，减少气泡干扰。

配套软件 Q‑Soft & Dfind

软件完成仪器硬件控制、原始数据采集、多模型拟合、数据分析、结果导出，覆盖完整实验流程。

  1. 数据采集输入：多倍频频率、耗散因子原始数据同步采集；
  2. 数据输出：刚性 Sauerbrey 模型质量、薄膜厚度；粘弹模型拟合质量、厚度、剪切粘度、剪切储能模量；
  3. 文件导出格式：Excel、BMP、JPG、WMF；
  4. 拟合模式：指数拟合、双指数拟合、固定起始指数拟合、延迟起始指数分析、线性拟合；
  5. 内置数据分析算法：位移宏分析、数据范围分析、上升时间分析、最大斜率分析。

配套配件

  1. 样品预热台：Grant QBD1 样品预热模块，对测试溶液提前温控，保障温度稳定性；
  2. 紫外清洗系统（可选）：用于芯片表面有机污染物去除，获得洁净实验表面；
  3. 管路密封耗材：适配有机相、水相、腐蚀性试剂的管路、接头、密封垫圈；
  4. 各类 QSensor 传感器芯片：上百种涂层可选，支持定制。

典型应用方向

  • 能源电化学：电池电极界面、电沉积、金属腐蚀、电化学聚合界面原位表征
  • 光功能材料：光催化、光聚合、光敏涂层界面反应
  • 高分子材料：薄膜吸附、溶胀、交联、降解、水蒸气吸附行为
  • 生物界面：蛋白、多肽、生物大分子吸附、构象变化、界面相互作用
  • 涂层与表界面：纳米薄膜、润滑界面、ALD 原子层沉积过程监测

产品核心优势

  1. 高度模块化，灵活拓展：电化学、窗口、椭偏、PTFE、湿度、ALD 等模块快速拆装，一台主机完成液相、气相、真空、电化学、光学多类耦合实验；
  2. 超高检测灵敏度：纳克级界面质量检测，最高 200 点 / 秒时间分辨率，捕捉瞬态界面动力学变化；
  3. 同源芯片同步多技术采集：所有信号来自同一片传感器芯片，消除不同样品之间的实验偏差；
  4. 完整软膜解析能力：7 个倍频采集，支持多种粘弹性模型，适合水合软薄膜、高分子、生物膜；
  5. 丰富芯片选择：上百种商业化涂层芯片，支持按需定制，模拟各类真实界面；
  6. 可全拆解清洗：绝大多数模块流道部件均可拆卸超声清洗，降低交叉污染风险。

 

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