分析QCM-D和橢偏儀聯(lián)用的數(shù)據(jù)時需要考慮的因素

 

QCM-D和橢偏術(shù)是兩種靈敏的實時表面檢測技術(shù)，可以聯(lián)用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。然而，為了盡可能獲取更好的組合輸出數(shù)據(jù)，還需要考慮這兩種技術(shù)的異同。那么，在設(shè)置組合實驗和隨后分析獲得的數(shù)據(jù)時，應(yīng)該考慮哪些方面呢?
優(yōu)化QCM-D和橢偏術(shù)聯(lián)用輸出數(shù)據(jù)的分析
我們的最終目標(biāo)是得到單獨采用這兩種技術(shù)都不能獲取的研究體系的相關(guān)信息。因此，要充分利用組合輸出數(shù)據(jù)，就必須認(rèn)識到各自方法生成的信息是什么，以及如何充分利用這些信息。
了解QCM-D和光譜橢偏術(shù)（SE）的信息輸出
要認(rèn)識到這種技術(shù)聯(lián)用會產(chǎn)生什么樣的協(xié)同效應(yīng)，最好是先了解每個技術(shù)的單獨輸出信息，以及如何將這些輸出信息組合起來產(chǎn)生單獨使用各自技術(shù)無法實現(xiàn)的新的信息輸出。
QCM-D和光譜橢偏術(shù)（SE）都是靈敏的實時表面測量技術(shù)，可以檢測表面質(zhì)量的變化， QCM-D檢測有關(guān)“濕質(zhì)量”的信息，橢圓偏振法檢測的是“干質(zhì)量”信息。 因此，通過技術(shù)聯(lián)用，不僅有可能可以獲得在固液界面處薄層形成和改變過程中的質(zhì)量、厚度、力學(xué)和光學(xué)性質(zhì)等信息，而且還可以實時監(jiān)測薄層的組織和結(jié)構(gòu)。結(jié)合濕質(zhì)量和干質(zhì)量，可以推斷出薄膜的孔隙率、構(gòu)象和溶脹狀態(tài)等信息。
分析從提取獨立測量的SE和QCM-D厚度和質(zhì)量開始; d^SE, d^QCM-D, m^SE 和m^QCM-D。 然后可以估計膜層中的溶劑化程度。
我們得到的體積分?jǐn)?shù)為：
S⁰_v = d^SE / d^QCM-D                                (1)
和質(zhì)量分?jǐn)?shù)參數(shù)為：
S⁰_m = m^SE / m^QCM-D                       (2)
優(yōu)化QCM-D和橢偏儀組合測量所得數(shù)據(jù)的質(zhì)量
一旦我們了解了每個方法各自優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)輸出的方法和要求，那我們就可以從組合數(shù)據(jù)分析的角度來規(guī)劃和執(zhí)行實驗，以優(yōu)化數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
 

• 兩種技術(shù)都對污染很敏感。 因此，儀器和傳感器的表面清潔度至關(guān)重要。
• 這兩種方法，尤其是QCM-D測量來說，溫度穩(wěn)定性非常重要。 應(yīng)注意激活儀器溫度控制并避免環(huán)境溫度的大幅波動。
• 從SE的角度來看，SE數(shù)據(jù)的建模需要SE參考測量，這些測量提供有關(guān)基底、環(huán)境介質(zhì)、吸附物等光學(xué)性質(zhì)的信息以及測量各階段實驗設(shè)置引起的其他影響的信息，如圖1所示， 因此必須獲取以下的光譜：

1.  裸基底
2.  裸基底+窗口（空氣環(huán)境）
3.  裸基底+窗口（液體環(huán)境）（即背景環(huán)境）
4.  裸基底+窗口（液體環(huán)境），以及處于研究中的分子

• 另一個需要注意的方面是關(guān)于時間的度量校準(zhǔn)。吸附分子量參數(shù)是作為時間的函數(shù)計算得到，因此由橢偏術(shù)和QCM-D方法獲得的厚度或質(zhì)量參數(shù)需要與時間密切相關(guān)。
• 為了便于對各自數(shù)據(jù)集的分析以及數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)，最好獲取至少5 - 10分鐘的基線。

圖1. 安裝有傳感器和SE值測量采集器的橢圓偏振測量模塊的橫截面示意圖。
結(jié)束語
QCM-D和橢偏術(shù)是兩種互補技術(shù)，結(jié)合使用可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，比單獨使用這兩種技術(shù)更能深入地了解正在研究的系統(tǒng)。了解各自技術(shù)的輸出信息，可以獲得吸附分?jǐn)?shù)等附加參數(shù)信息。為了優(yōu)化數(shù)據(jù)分析，結(jié)合兩種技術(shù)的需求準(zhǔn)備聯(lián)合實驗是非常重要的。
下載我們的白皮書，閱讀更多關(guān)于數(shù)據(jù)量化背后的理論，并獲得如何進行QCM-D和橢偏術(shù)組合分析的分步步驟。