石英晶體微量天平（Quartz Crystal Microbalance,QCM）是一種基于壓電效應的超高靈敏度質量檢測儀器，其檢測精度可達納克（ng），甚至能感知單分子層級別的質量變化，被譽為“可稱量原子的天平”。

　　QCM的核心部件是一片經特殊切割（通常為AT切型）的石英晶片，夾在兩電極之間。當施加交變電壓時，石英因逆壓電效應產生穩定的厚度剪切振動，其諧振頻率與晶片本身的質量密切相關。根據Sauerbrey方程，當目標物質吸附或沉積在晶體表面時，有效質量增加，導致諧振頻率下降；頻率變化量與表面附著質量呈線性關系，從而實現對微小質量變化的實時、無標記、高精度定量。

　　石英晶體微量天平的核心部分：

　　1、傳感檢測單元（石英晶體傳感器）

　　主體材料：采用AT切向石英晶體振蕩片，該切型受溫度影響極小，能保證諧振頻率的穩定性，是工業與實驗室應用的主流選擇。

　　結構：振蕩片為圓形薄片結構，上下兩面通過真空濺射沉積金電極，形成“電極-石英片-電極”的三明治結構。金電極兼具導電與待測物吸附基底的雙重作用。

　　定制化設計：部分傳感器會在金電極表面鍍膜或修飾生物探針，以適配不同檢測場景，如探測氣體化學成分、監測化學反應進行情況等。

　　封裝與連接：電極外側焊接引線，實現與外部電路的連接。整個晶體片被封裝在密封或半密封的檢測腔中，以避免外界氣流、振動對晶體振動的干擾。

　　2、信號激勵與采集單元

　　組成：主要由高頻振蕩電路組成。

　　作用：為石英晶體傳感器施加特定頻率的交變電壓，激發石英晶體產生壓電效應與機械諧振，使晶體在固有諧振頻率下穩定振動，為后續質量檢測提供基礎振動信號。電路設計需保證電壓輸出的穩定性，以減少頻率漂移。

　　3、頻率檢測單元

　　組成：由頻率計數器、鎖相環電路等組成。

　　作用：實時捕捉石英晶體因表面質量變化產生的諧振頻率偏移，將機械振動的頻率變化轉化為可采集的電信號。該單元的檢測精度直接決定QCM的整體測量精度，需具備納赫茲級的頻率分辨能力。

　　4、數據處理與顯示單元

　　組成：由微處理器、配套軟件及顯示終端構成。

　　作用：微處理器通過Sauerbrey方程將采集到的頻率變化數據轉化為具體的質量變化數值。配套軟件可實現數據的實時記錄、曲線繪制與存儲，顯示終端則直觀呈現檢測結果。部分高d機型還配備數據導出與分析功能，以適配實驗室數據整理與科研需求。