Qcm傳感器的制造方法
【專利摘要】提供一種QCM傳感器，當(dāng)想要在試樣氣氛中測(cè)定試樣的物理量時(shí)，也能夠高精度地檢測(cè)測(cè)定試樣的物理量。本發(fā)明的QCM傳感器通過使試樣與形成在石英振子表面的激勵(lì)電極接觸來檢測(cè)試樣的物理量，其特征在于，該QCM傳感器具有：測(cè)定用石英振子，其具有作為檢測(cè)對(duì)象的測(cè)定試樣能夠接觸的第1電極和表面形成第1電極的第1石英基板；基準(zhǔn)用石英振子，其具有作為檢測(cè)測(cè)定試樣的物理量時(shí)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)試樣能夠接觸的第2電極和表面形成第2電極的第2石英基板；外殼，其收納測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子；以及密封部，其在使基準(zhǔn)試樣與第2電極接觸的狀態(tài)下進(jìn)行封閉。
【專利說明】QCM傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于利用石英振子的振動(dòng)來測(cè)定物性的QCM (Quartz CrystalMicrobalance:石英晶體微天平)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]過去，在想要使用QCM傳感器通過石英振子來測(cè)定作為對(duì)象的測(cè)定試樣的微小物理量的情況下，由于其絕對(duì)值非常小，因此很難確保其測(cè)定精度。因此，已知有通過與基準(zhǔn)試樣的測(cè)定值進(jìn)行比較來掌握測(cè)定試樣的物理量的手段(專利文獻(xiàn)I)。在所述現(xiàn)有技術(shù)中，使用將對(duì)測(cè)定試樣進(jìn)行測(cè)定的石英振子與對(duì)基準(zhǔn)試樣進(jìn)行測(cè)定的石英振子配置在同一支承臺(tái)的QCM傳感器，對(duì)兩者的測(cè)定值進(jìn)行比較。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004 - 205392號(hào)公報(bào)
[0004]因此，在所述現(xiàn)有的QCM傳感器中，成為分開配置測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的構(gòu)造，有可能很難確保測(cè)定試樣氣氛中的比較測(cè)定的精度。此外，由于分開收納測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子，因此，有時(shí)兩個(gè)振子的測(cè)定環(huán)境不同，有可能很難確保比較測(cè)定的精度。即，有可能很難確保測(cè)定環(huán)境的同一性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是考慮上述情況而完成的，其目的在于提供一種QCM傳感器，當(dāng)想要在試樣氣氛中測(cè)定試樣的物理量時(shí)，也能夠高精度地檢測(cè)測(cè)定試樣的物理量。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下手段。
[0007]即，本發(fā)明的QCM傳感器通過在石英振子的表面使試樣與激勵(lì)電極接觸來檢測(cè)試樣的物理量，其特征在于，所述QCM傳感器具有:測(cè)定用石英振子，其具有作為檢測(cè)對(duì)象的測(cè)定試樣能夠接觸的第I電極和表面形成第I電極的第I石英基板；基準(zhǔn)用石英振子，其具有作為檢測(cè)測(cè)定試樣的物理量時(shí)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)試樣能夠接觸的第2電極和表面形成第2電極的第2石英基板；外殼，其收納測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子；以及密封部，其設(shè)置于外殼，在使基準(zhǔn)試樣與第2電極接觸的狀態(tài)下進(jìn)行封閉。
[0008]所述QCM傳感器在想要在試樣氣氛中測(cè)定試樣的物理量時(shí)，也能夠高精度地檢測(cè)測(cè)定試樣的微小物理量。即，能夠通過使基準(zhǔn)用石英振子與試樣用石英振子接近地配置，減小測(cè)定環(huán)境的差異，并且，能夠使基準(zhǔn)用石英振子的基準(zhǔn)試樣成為經(jīng)時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，能夠確保穩(wěn)定的基準(zhǔn)試樣的輸出，能夠極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
[0009]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，外殼具有比基準(zhǔn)試樣的導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0010]在所述QCM傳感器中，快速地將外殼外部的溫度變化傳遞給基準(zhǔn)試樣，因此，可減小試樣氣氛與基準(zhǔn)試樣的溫度變化的差異。因此，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)試樣的溫度設(shè)為與處于外殼外部環(huán)境下的測(cè)定試樣的溫度對(duì)應(yīng)的溫度，因此，能夠降低與測(cè)定部位對(duì)應(yīng)的溫度變化的差異這樣的因素，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行比較測(cè)定。
[0011]此外，本發(fā)明的QCM傳感器特征在于，外殼具有比測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0012]在所述QCM傳感器中，快速地將外殼外部的溫度變化傳遞給石英振子，因此，測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子受到的溫度不易產(chǎn)生差異。因此，能夠極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
[0013]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，從與基準(zhǔn)用石英振子的表面垂直的方向觀察，密封部形成在基準(zhǔn)用石英振子的外形的內(nèi)側(cè)。
[0014]在所述QCM傳感器中，將基準(zhǔn)試樣密封在基準(zhǔn)用石英振子的外形的內(nèi)側(cè)的更小面積內(nèi)，由此能夠進(jìn)一步減小基準(zhǔn)試樣的整體容量。由此，能夠減小基準(zhǔn)試樣的熱容，從而能夠提高基準(zhǔn)試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)試樣的溫度設(shè)為與處于外殼外部環(huán)境下的測(cè)定試樣的溫度對(duì)應(yīng)的溫度，從而能夠降低與測(cè)定部位對(duì)應(yīng)的溫度變化的差異這樣的因素，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行比較測(cè)定。此外，通過使蓋部形成在基準(zhǔn)用石英振子的外形的內(nèi)側(cè)，能夠可靠地密封基準(zhǔn)試樣，因此，能夠確保更穩(wěn)定的基準(zhǔn)試樣的輸出，能夠極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
[0015]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，密封部形成在外殼的開口部，并形成為從與基準(zhǔn)用石英振子的表面平行的方向觀察，將所述基準(zhǔn)試樣封閉在外殼的厚度內(nèi)。
[0016]在所述QCM傳感器中，在外殼開口部將基準(zhǔn)試樣密封到外殼的厚度以內(nèi)，由此，能夠可靠地密閉基準(zhǔn)試樣，減小基準(zhǔn)試樣的體積，將其熱容抑制得較小。因此，即使外部的測(cè)定試樣和與測(cè)定試樣接觸的測(cè)定用石英振子產(chǎn)生溫度變化，也能夠使其外部的溫度變化經(jīng)由熱容較小的基準(zhǔn)試樣，響應(yīng)性良好地傳遞給基準(zhǔn)用石英振子，極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
[0017]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，所述QCM傳感器具有第3電極和第4電極，其中，第3電極形成在第I石英基板的與形成第I電極的表面相反側(cè)的表面，第4電極形成在第2石英基板的與形成第3電極的表面相反側(cè)的表面，外殼形成為將第3電極和第4電極收納在公共空間內(nèi)。
[0018]在所述QCM傳感器中，將第3電極和第4電極收納在公共空間內(nèi)，由此，能夠?qū)⒌贗石英基板和第2石英基板各自的不與試樣接觸一側(cè)的電極設(shè)為相同條件，從而能夠極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
[0019]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子被配置成第3電極與第4電極相對(duì)，外殼以第3電極與第4電極具有規(guī)定的間隔的方式，支承測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子。
[0020]所述QCM傳感器以第3電極與第4電極具有規(guī)定的間隔的方式，支承測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子，由此，能夠彼此不受測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子各自振動(dòng)的影響地進(jìn)行動(dòng)作。由此，能夠降低兩個(gè)石英振子受到的外部干擾，能夠更高精度地進(jìn)行比較測(cè)定。此外，通過使第3電極與第4電極相對(duì)地支承測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子，能夠使QCM傳感器整體小型化，因此，能夠使基準(zhǔn)試樣測(cè)定點(diǎn)與測(cè)定試樣測(cè)定點(diǎn)更接近，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行基準(zhǔn)輸出與試樣輸出的比較測(cè)定。
[0021]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，基準(zhǔn)試樣是利用密封部封閉初始狀態(tài)的測(cè)定試樣而構(gòu)成的。
[0022]在所述QCM傳感器中，通過將與測(cè)定試樣初始狀態(tài)的試樣相同的試樣作為基準(zhǔn)試樣，能夠?qū)⑦M(jìn)行比較測(cè)定時(shí)的初始值用于QCM傳感器的校正，因此，能夠極力消除因石英振子的特性的個(gè)體差異引起的影響。
[0023]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，所述QCM傳感器還具有比較部，該比較部計(jì)算從測(cè)定用石英振子得到的輸出值與從基準(zhǔn)用石英振子得到的輸出值之比，比較部每隔規(guī)定的時(shí)間計(jì)算所述比。
[0024]在所述QCM傳感器中，由于具有比較部，因此容易對(duì)從測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子得到的各個(gè)輸出值進(jìn)行比較，由于每隔規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，因此能夠追蹤測(cè)定試樣的經(jīng)時(shí)變化。
[0025]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，外殼具有浮子。這樣，通過設(shè)為具有浮子的QCM傳感器，能夠使對(duì)測(cè)定試樣進(jìn)行測(cè)定的第I石英基板始終與液面保持穩(wěn)定的深度，即使在液量發(fā)生變化的情況下，也能夠穩(wěn)定地保持對(duì)第I石英基板施加的壓力。因此，能夠與測(cè)定試樣的剩余量無關(guān)地使測(cè)定精度保持穩(wěn)定，能夠更高精度地進(jìn)行測(cè)定。
[0026]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，第I石英基板和第2石英基板配置在從與基板面垂直的方向觀察相互不同的位置。由此，能夠從外殼的一側(cè)引出布線，從而能夠抑制布線的復(fù)雜盤繞引起的噪聲等。
[0027]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，外殼由收納測(cè)定用石英振子的第I外殼部和收納基準(zhǔn)用石英振子的第2外殼部形成。由此，能夠容易地調(diào)整測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子彼此的配置?？梢詿o需通過墊片等部件來調(diào)節(jié)測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子之間的距離，能夠在制造外殼時(shí)決定該距離，因此，能夠提供量產(chǎn)性良好的QCM傳感器
[0028]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，利用硅氧烷鍵使第I石英基板和第2石英基板中的至少一方與外殼接合。由此，能在確保石英振子的振動(dòng)的同時(shí)容易地將石英振子固定于外殼。石英振子與外殼之間不需要多余的連接部件，因此，能夠抑制因設(shè)置這些連接部件而導(dǎo)致的石英振子的振動(dòng)偏差，能夠減小給測(cè)定試樣的測(cè)定帶來的噪聲。此外，能夠簡(jiǎn)化測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子與外殼的連接，因此，能夠抑制設(shè)計(jì)上不希望的振動(dòng)模式，并且，即便使振動(dòng)的測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子與固定側(cè)的外殼直接連接，也能夠確保足夠有效檢測(cè)物理量的石英振子的振動(dòng)。
[0029]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，物理量基于測(cè)定試樣的粘性。
[0030]所述QCM傳感器能夠在狀態(tài)隨著粘度變化而變化的測(cè)定試樣氣氛中，高精度地檢測(cè)測(cè)定試樣的微小狀態(tài)變化。
[0031]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，基準(zhǔn)試樣是用于潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)部件的發(fā)動(dòng)機(jī)油。所述QCM傳感器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)油中，從而能夠高精度地檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油的狀態(tài)變化。
[0032]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，外殼形成在測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)油量的油位計(jì)的前端側(cè)。
[0033]所述QCM傳感器設(shè)置在油位計(jì)的前端側(cè)，由此，能夠可靠地使QCM傳感器浸泡在發(fā)動(dòng)機(jī)油中，從而能夠高精度地檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油的狀態(tài)變化。
[0034]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，可以將基準(zhǔn)試樣設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵液。此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，在容納標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵液的發(fā)酵槽的內(nèi)部，在不同的深度形成多個(gè)外殼。所述QCM傳感器能夠檢測(cè)發(fā)酵液的狀態(tài)變化，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砗驼{(diào)整。
[0035]此外，本發(fā)明的QCM傳感器的特征在于，可以是制造半導(dǎo)體時(shí)的抗蝕劑液。由此，不是基于購入抗蝕劑時(shí)的粘性管理抗蝕劑膜厚，而是基于使用抗蝕劑時(shí)的粘性管理膜厚，因此，能夠形成更符合期望設(shè)計(jì)值的膜厚。
[0036]在將QCM傳感器浸泡于試樣氣氛中進(jìn)行測(cè)定的情況下，也能夠高精度地檢測(cè)測(cè)定試樣的微小物理量。
[0037]即，通過使基準(zhǔn)用石英振子與試樣用石英振子接近地配置，能夠減小測(cè)定環(huán)境的差異，并且，能夠使基準(zhǔn)用石英振子的基準(zhǔn)試樣成為經(jīng)時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，能夠確保穩(wěn)定的基準(zhǔn)試樣的輸出，能夠極力抑制基準(zhǔn)輸出與試樣輸出之比中混雜外部干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖2是分解示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的立體圖。
[0040]圖3是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的剖視圖。
[0041]圖4是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的QCM傳感器的剖視圖。
[0042]圖5是安裝有本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部的結(jié)構(gòu)圖。
[0043]圖6是安裝有本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的發(fā)酵槽的結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖7是將本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)酵槽時(shí)的控制部的結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖8是安裝有本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的泵單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0046]圖9是安裝有本發(fā)明的第I實(shí)施方式的QCM傳感器的抗蝕劑涂抹裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖10是示出第3施方式的QCM傳感器主體2位于測(cè)定試樣68中的狀態(tài)的圖。
[0048]圖11中的上圖是第4實(shí)施方式的剖視圖，下圖是用上圖中所示的線段A-A’剖切而從箭頭B的方向觀察的剖視圖。
[0049]圖12是分解示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的QCM傳感器主體的立體圖。
[0050]圖13是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的QCM傳感器的剖視圖。
[0051]標(biāo)號(hào)說明
[0052]1:QCM傳感器，2:QCM傳感器主體，3:第I振蕩器，4:第I計(jì)數(shù)器，5:第2振蕩器，6:第2計(jì)數(shù)器，7:比較部，8:第I石英基板(測(cè)定用石英振子)，9 --第2石英基板(基準(zhǔn)用石英振子)，10:殼體(外殼)，10a:底部(殼體)(外殼)，d:底部IOa的厚度，IOb:孔(殼體)，IOc:凸部(殼體)，11:墊片，12a、12b、12c、75a、75b:0形環(huán)，13:凸緣(密封部)，14:第I引線電極，15 --第2引線電極，16 --第3引線電極，17:第4引線電極，18:螺釘，19:第I電極，20:第3電極，21:第4電極，22 --第2電極，23:法蘭圈，24:蓋部(外殼)，24a:開口部，25:基準(zhǔn)試樣，26:隔離層，27:0形環(huán)，30:發(fā)動(dòng)機(jī)，31:發(fā)動(dòng)機(jī)油(試樣氣氛)，32:油底殼，33:油位計(jì)，34:引導(dǎo)筒,35:檢油棒,35a:(檢油棒)前端部,36:手柄部,37:布線,38:控制部,40:發(fā)酵槽，41:發(fā)酵液(試樣氣氛)，42:旋轉(zhuǎn)軸，43a、43b、43c:圓盤渦輪翼，44:電機(jī)，46:控制部，48,49,50:測(cè)定部，51:測(cè)定值比較部，52:電動(dòng)機(jī)，53:泵，54:濾網(wǎng)，55:油箱，56:泵單元，57液壓油，58:排出口，59:返回管，60:抗蝕劑瓶，61:過濾器，62:空氣控制閥門，63:晶片，64:調(diào)節(jié)泵，65:抗蝕劑涂抹裝置，66:抗蝕劑液，67:導(dǎo)管，68:測(cè)定試樣，69:浮子，70:螺紋蓋，71:殼體，72:蓋部，73:支架，74:公共空間，80:第I殼體(第I外殼部)，81:第2殼體(第2外殼部)。
【具體實(shí)施方式】
[0053]第I實(shí)施方式
[0054]以下，參照?qǐng)D1?圖3、圖5?圖7，說明本發(fā)明的QCM傳感器的第I實(shí)施方式。
[0055]圖1是示出本實(shí)施方式的QCM傳感器I的第I實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。QCM傳感器I具有QCM傳感器主體2、第I振蕩器3、第I計(jì)數(shù)器4、第2振蕩器5、第2計(jì)數(shù)器6以及比較部7。QCM傳感器I具有具備第I石英基板8的測(cè)定用石英振子和具備第2石英基板9的基準(zhǔn)用石英振子，測(cè)定用石英振子與第I振蕩器3連接。此外，基準(zhǔn)用石英振子與第2振蕩器5連接。第I振蕩器3與第I計(jì)數(shù)器4連接，第2振蕩器5與第2計(jì)數(shù)器6連接。第I計(jì)數(shù)器4和第2計(jì)數(shù)器6均與比較部7連接，能夠通過對(duì)來自測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的輸出值進(jìn)行比較，比較振動(dòng)特性。
[0056]接下來，使用圖2、圖3，對(duì)本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是分解示出QCM傳感器主體2的立體圖。圖3是QCM傳感器主體2的剖視圖。QCM傳感器主體2具有第I石英基板8、第2石英基板9、殼體10、蓋部24、墊片11、0形環(huán)12a、12b、12c、凸緣13、法蘭圈23以及螺釘18，其中，第I石英基板8構(gòu)成用于對(duì)測(cè)定試樣進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定用石英振子，第2石英基板9構(gòu)成用于對(duì)作為檢測(cè)測(cè)定試樣的物理量時(shí)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)試樣進(jìn)行測(cè)定的基準(zhǔn)用石英振子。包含殼體10、蓋部24、墊片11在內(nèi)構(gòu)成外殼。
[0057]第I石英基板8、第2石英基板9由以激勵(lì)厚度剪切振動(dòng)的方式切割而成的AT切石英振子構(gòu)成。第I石英基板8在一個(gè)表面具有第I電極19,在其相反一側(cè)的表面具有第3電極20，通過在兩個(gè)電極之間施加電壓，能夠使第I石英基板8振動(dòng)。第I電極19和第3電極20均為相同形狀，成為對(duì)圓形附加長(zhǎng)方形的形狀，隔著第I石英基板8形成在相同位置。在本實(shí)施方式中，長(zhǎng)方形的部分分別朝相反方向延伸。第I電極19和第3電極20由以鈦薄膜為基底的金屬膜形成。這些電極的結(jié)構(gòu)材料不限于此，只要是能夠使AT切石英振子穩(wěn)定振動(dòng)的金屬膜即可。同樣，第2石英基板9在一個(gè)表面具有第2電極22,在其相反一側(cè)的表面具有第4電極21，通過在兩個(gè)電極之間施加電壓，能夠使第2石英基板9振動(dòng)。各電極通過引線電極與各振蕩器連接，各引線電極由第I引線電極14、第2引線電極15、第3引線電極16和第4引線電極17構(gòu)成。第I引線電極14形成從厚度方向的兩個(gè)表面夾著測(cè)定用石英振子的“〕”字狀，同樣，第3引線電極形成從厚度方向的兩個(gè)表面夾著基準(zhǔn)用石英振子的“〕”字狀。第I引線電極14和第2引線電極15與測(cè)定用石英振子的電極連線，第3引線電極16和第4引線電極17與基準(zhǔn)用石英振子的電極連線。第I引線電極14與接觸測(cè)定試樣的第I電極19導(dǎo)通，第2引線電極15與第3電極20導(dǎo)通。借助第I引線電極14和第2引線電極15，從測(cè)定用石英振子的左右兩個(gè)側(cè)面夾著測(cè)定用石英振子進(jìn)行支承。第I引線電極14和第2引線電極15還被殼體10的內(nèi)周面支承。因此，測(cè)定用石英振子經(jīng)由第I引線電極14和第2引線電極15被殼體10支承。在此，第I引線電極14和第2引線電極15只形成在測(cè)定用石英振子的全周的一部分，因此，測(cè)定用石英振子的周向只要相對(duì)于作為外殼的殼體10限定第I引線電極14和第2引線電極15的最低限度的面積即可。并且，測(cè)定用石英振子被與測(cè)定用石英振子連接的這些引線電極支承于殼體10，因此無需配置特別的支承部件，就能夠?qū)y(cè)定用石英振子支承于殼體10。由此，能夠盡可能不妨礙測(cè)定用石英振子振動(dòng)，并且能夠穩(wěn)定地確保測(cè)定用石英振子的電導(dǎo)通。
[0058]同樣，基準(zhǔn)用石英振子經(jīng)由第3引線電極16和第4引線電極17被殼體10支承。第3引線電極16與接觸基準(zhǔn)試樣的第2電極22導(dǎo)通，第4引線電極17與第4電極21導(dǎo)通。在此，第3引線電極16和第4引線電極17只形成在基準(zhǔn)用石英振子的全周的一部分，因此，基準(zhǔn)用石英振子的周向只要相對(duì)于作為外殼的殼體10限定第3引線電極16和第4引線電極17的最低限度的面積即可。并且，基準(zhǔn)用石英振子被與基準(zhǔn)用石英振子連接的這些引線電極支承于殼體10，因此，無需配置特別的支承部件，就能夠支承基準(zhǔn)用石英振子。因此，能夠盡可能不妨礙基準(zhǔn)用石英振子的振動(dòng)，并且，能夠穩(wěn)定地確?；鶞?zhǔn)用石英振子的電導(dǎo)通。此外，由上述殼體10、蓋部24以及墊片11構(gòu)成在內(nèi)部收納測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的外殼。
[0059]在殼體10的內(nèi)部，除了上述測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子以外，還收納有墊片11。墊片11用于保持第I石英基板8與第2石英基板9的間隔、或者第I引線電極14與第4引線電極17的間隔以及第2引線電極15與第3引線電極16的間隔，由絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異的材料構(gòu)成。例如，可以是丁腈橡膠等。借助該墊片11，形成由測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子夾著的空間即隔離層26，并規(guī)定該隔離層26的體積。墊片11的厚度為不受到測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子各自的振動(dòng)影響的距離以上，形成為至少厚于
Iμ m (微米)。隔離層26將測(cè)定用石英振子的第3電極20和基準(zhǔn)用石英振子的第4電極21配置在公共空間內(nèi)。此外，在墊片11形成為保持第I引線電極14與第4引線電極17的間隔以及第2引線電極15與第3引線電極16的間隔的情況下，能夠避免墊片11直接支承石英基板的情況。在此，形成“〕”字的第I引線電極14和第3引線電極16能夠形成為:作為構(gòu)成“ - ”字的邊而大致平行地形成的兩個(gè)邊中的一個(gè)邊與形成在石英基板的所述隔離層26的相反側(cè)表面的第I電極19和第2電極22連接，另一個(gè)邊與第I石英基板8、第2石英基板9隔著間隙被保持。在該情況下，能夠成為墊片11與這些“ 口 ”字狀的引線電極的另一個(gè)電極接觸而不與石英基板接觸的結(jié)構(gòu)，因此，能夠降低對(duì)石英基板的振動(dòng)的妨礙。
[0060]此外，第I引線電極14和第4引線電極17以相同的厚度形成，第2引線電極15和第3引線電極16也以相同的厚度形成。此外，第3電極20和第4電極21也以相同的厚度形成。因此，通過使墊片11的厚度均勻，即使相對(duì)的第2電極20和第4電極21被引線引出的位置位于相反一側(cè)，也能夠使這些第2電極20與第4電極21之間的距離均勻，因此，能夠穩(wěn)定地確保隔離層26。此外，隔離層26形成為被墊片11、第I石英基板8以及第2石英基板9包圍。此外，隔離層26能夠通過變更墊片11的厚度來適當(dāng)調(diào)整其體積。通過減小其厚度，減小體積，能夠使測(cè)定用石英振子的第3電極20與基準(zhǔn)用石英振子的第4電極接近，能夠使兩者的環(huán)境更加接近同一環(huán)境。因此，能夠降低測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子中的設(shè)置用于測(cè)定的電極以外的電極的環(huán)境差異，從而能夠更高精確地進(jìn)行比較測(cè)定。
[0061]此外，殼體10是具有能夠收納O形環(huán)12a、12b、第I石英基板8、墊片11以及第2石英基板9的深度的以底部IOa為底面的凹型盒。在底部IOa上，按照O形環(huán)12b、具有第2石英基板9的基準(zhǔn)用石英振子、墊片11、具有第I石英基板8的測(cè)定用石英振子、以及O形環(huán)12a這樣的順序進(jìn)行層疊，在O形環(huán)12a上載置有蓋部24。蓋部24被安裝于殼體10，利用蓋部24和殼體10的底部IOa壓縮O形環(huán)12a和O形環(huán)12b，由此，將基準(zhǔn)用石英振子和測(cè)定用石英振子支承于外殼。
[0062]此外，在底部IOa開出觀察第2電極22的電極部分的孔10b?？譏Ob是貫通底部IOa的貫通孔，其深度即底部IOa的厚度d優(yōu)選盡可能薄，可以是5mm (毫米)以下。由此，能夠以較小的量收納接觸第2電極22的基準(zhǔn)試樣，能夠減小基準(zhǔn)試樣的熱容。因此，即使在QCM傳感器主體2存在于測(cè)定試樣氣氛中的情況下，也能夠更快地將測(cè)定試樣的溫度變化傳遞到基準(zhǔn)試樣整體，因此，能夠極力抑制測(cè)定試樣與基準(zhǔn)試樣的溫度差以及基準(zhǔn)試樣的溫度不均。因此，能夠極力消除溫度差這樣的測(cè)定試樣與基準(zhǔn)試樣的特性變化以外的因素，從而能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行比較測(cè)定。此外，在孔IOb的兩側(cè)具有與第2電極22和第4電極21分別連接的第3引線電極16、第4引線電極17，進(jìn)行第2石英基板9與外部的電連接。在孔IOb的底部IOa相反一側(cè)的外側(cè)表面，以包圍孔IOb的方式形成凸部10c。在凸部IOc切出螺紋，旋緊嵌合法蘭圈23。
[0063]在此，優(yōu)選的是，殼體10由導(dǎo)熱性高、具有絕緣性且耐腐蝕性優(yōu)異的材料構(gòu)成。尤其是殼體10的材料由比測(cè)定試樣、基準(zhǔn)試樣25、測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的導(dǎo)熱系數(shù)高的材料構(gòu)成，由此，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，能夠更快遞傳遞試樣和石英基板的溫度變化，因此能夠使QCM傳感器主體2的整體溫度保持均勻。因此，能夠極力消除熱環(huán)境差異這樣的測(cè)定試樣和基準(zhǔn)試樣25的特性變化以外的因素，從而能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行比較測(cè)定。石英的導(dǎo)熱系數(shù)為8W/m.K (瓦/米.開)，在基準(zhǔn)試樣是油類的情況下，油類的導(dǎo)熱系數(shù)通常不到lff/m.K,因此，殼體10的導(dǎo)熱系數(shù)為10W/m.Κ以上即可。此外，優(yōu)選的是，殼體10是基準(zhǔn)試樣25不容易引起氧化劣化的材料。通過設(shè)為基準(zhǔn)試樣25不容易氧化劣化的殼體材料，能夠維持基準(zhǔn)試樣25的初始狀態(tài)。因此，在對(duì)測(cè)定試樣隨著時(shí)間引起的變化進(jìn)行測(cè)定的情況下等，能夠更準(zhǔn)確地對(duì)該變化進(jìn)行測(cè)定。作為具體的材料，例如，可以是導(dǎo)熱系數(shù)為32W/m.K的氧化鋁陶瓷、導(dǎo)熱系數(shù)為100?350W/m.K的碳化硅以及對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)為168W/m.K的硅材施加熱氧化薄膜而成的材料等。
[0064]O形環(huán)12a、12b分別設(shè)置于第I電極19和第2電極22，形成為比電極的圓形稍大。O形環(huán)12c設(shè)置在殼體10的凸部IOc,形成為與凸部IOc的圓形相同的圓形。O形環(huán)12a?12c發(fā)揮防止試樣浸入和滲漏到外殼10內(nèi)部的密封功能，因此，期望由絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異的膠材料構(gòu)成，例如可以是丁腈橡膠等。由此，通過O形環(huán)12a、O形環(huán)12b，構(gòu)成為測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子相對(duì)于外殼保持其厚度方向。因此，測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子僅通過O形環(huán)和引線電極而固定于外殼，成為極力不妨礙兩個(gè)石英振子的振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。因此，能夠進(jìn)行期望精度的測(cè)定。在此，在配置有O形環(huán)12a?12c的部分使用的部件不一定是O形環(huán)。只要是具有與O形環(huán)相同的防止試樣流出/流入的密封功能的部件，且是絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異、極力不妨礙測(cè)定用石英振子和基準(zhǔn)用石英振子的振動(dòng)的功能材料即可。例如，可以是能夠以油脂狀態(tài)涂布的硅樹脂密封劑等。在使用硅樹脂密封劑的情況下，涂布到配置有O形環(huán)的部分。
[0065]蓋部24封堵殼體10的開口部，呈與殼體10的外形相同的板狀。在蓋部24的中央，存在觀察第I電極19的圓形的開口部24a，并且，以夾著開口部24a的方式具有第I引線電極14和第2引線電極15。第I引線電極14和第2引線電極15分別與第I電極19和第3電極20連接，進(jìn)行第I石英基板8與外部的電連接。此外，在四角通過螺釘18固定蓋部24與殼體10。優(yōu)選的是，與殼體10相同地，蓋部24由導(dǎo)熱性高、具有絕緣性且耐腐蝕性優(yōu)異的材料構(gòu)成。尤其是蓋部24的材料由比測(cè)定試樣、基準(zhǔn)試樣25、測(cè)定用石英振子、基準(zhǔn)用石英振子的導(dǎo)熱系數(shù)高的材料構(gòu)成，由此，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，能夠更快地傳遞試樣和石英基板的溫度變化，因此能夠使QCM傳感器主體2整體的溫度保持均勻。因此，能夠極力消除熱環(huán)境差異這樣的測(cè)定試樣和基準(zhǔn)試樣25的特性變化以外的因素，從而能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行比較測(cè)定。石英的導(dǎo)熱系數(shù)為8W/m.K，在基準(zhǔn)試樣為油類的情況下，油類的導(dǎo)熱系數(shù)通常不到lW/m*K，因此，殼體10的導(dǎo)熱系數(shù)為10W/m*K以上即可。此外，優(yōu)選的是，蓋部24是試樣不容易引起氧化劣化的材料。通過設(shè)為基準(zhǔn)試樣25不容易氧化劣化的蓋部件料，能夠維持基準(zhǔn)試樣25的初始狀態(tài)。因此，在對(duì)測(cè)定試樣隨著時(shí)間引起的變化進(jìn)行測(cè)定的情況下等，能夠更準(zhǔn)確地對(duì)該變化進(jìn)行測(cè)定。作為具體的材料，例如可以是導(dǎo)熱系數(shù)為32W/m*K的氧化鋁陶瓷、導(dǎo)熱系數(shù)為100?350W/m.K的碳化硅以及對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)為168W/m.K的硅材施加熱氧化薄膜而成的材料等。
[0066]凸緣13被法蘭圈23以封堵殼體10的孔IOb的方式進(jìn)行固定，形成具有嵌入孔IOb的凸部的圓盤狀。凸緣13和法蘭圈23由與殼體10相同的材料形成，例如可以是氧化鋁陶瓷等。由這些凸緣13、法蘭圈23構(gòu)成封閉基準(zhǔn)試樣的封閉部。由作為封閉部的凸緣13、作為外殼的一部分的孔10b、0形環(huán)12b以及第2電極22構(gòu)成封閉基準(zhǔn)試樣25的空間。凸緣13的一部分嵌入孔10b，由于該凸緣13的嵌入孔IOb內(nèi)部的部分，密封基準(zhǔn)試樣的體積的厚度構(gòu)成為小于殼體10的底部IOa的厚度d。由此，能夠以較少的量存儲(chǔ)基準(zhǔn)試樣25，能夠減小作為測(cè)定的比較對(duì)象的基準(zhǔn)試樣25的溫度不均。此外，O形環(huán)12b不僅彈性地支承殼體10的底部IOa和基準(zhǔn)用石英振子，而且發(fā)揮防止基準(zhǔn)試樣25滲漏的密封作用。S卩，O形環(huán)12b允許基準(zhǔn)用石英振子的振動(dòng)而進(jìn)行支承，并且，兼?zhèn)浞乐够鶞?zhǔn)試樣滲漏的作用。此夕卜，作為收納基準(zhǔn)試樣25的體積的側(cè)面的孔IOb的直徑，位于構(gòu)成基準(zhǔn)用石英振子的第2石英基板9的平面內(nèi)部。由此，收納在所述孔IOb內(nèi)側(cè)的基準(zhǔn)試樣25只需少量即可。
[0067](QCM傳感器的組裝方法)
[0068]接下來，使用圖2、圖3，對(duì)本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2的組裝方法進(jìn)行說明。圖3是組裝完QCM傳感器主體2的狀態(tài)的剖視圖。首先，在殼體10的底面IOa隔著O形環(huán)12b設(shè)置第2石英基板9。在使用硅樹脂密封劑來替代O形環(huán)12b的情況下，在配置O形環(huán)12b的部分涂布硅樹脂密封劑。以第2電極22和第4電極21分別與設(shè)置在殼體10的第3引線電極16和第4引線電極17電接觸的方式，設(shè)置第2石英基板9。接下來，以不與第4電極21和第3電極20的圓形部分接觸的方式設(shè)置墊片11，接著設(shè)置第I石英基板8。以第I電極19和第3電極20分別與第I引線電極14和第2引線電極15電接觸的方式，設(shè)置第I石英基板8。這樣，在第I石英基板8與第2石英基板9之間夾著墊片11，由此，在第I石英基板8與第2石英基板9之間設(shè)置隔離層26。由此，第I石英基板8的第3電極20和第2石英基板9的第4電極21被密封在同一環(huán)境下，因此，當(dāng)對(duì)在各自的單側(cè)的第I電極19和第2電極22表面上測(cè)定試樣而得到的測(cè)定值進(jìn)行比較時(shí)，能夠消除在第3電極20和第4電極21表面上得到的測(cè)定值即測(cè)定噪聲，因此，能夠高精度地進(jìn)行第I石英基板8與第2石英基板9的比較測(cè)定。接下來，以包圍第I電極19的方式設(shè)置O形環(huán)12a，接著，以從開口部24a可觀察第I電極19的方式放置蓋部24，通過螺釘18將蓋部24的四角與殼體10固定。在使用硅樹脂密封劑來替代O形環(huán)12a的情況下，在配置O形環(huán)12a的部分涂布硅樹脂密封劑。接下來，以殼體10的底面IOa向上的方式放置殼體10，向孔IOb注入基準(zhǔn)試樣25。在使用硅樹脂密封劑來替代O形環(huán)12a、12b的情況下，在這些硅樹脂密封劑充分干燥后，注入基準(zhǔn)試樣25。在基準(zhǔn)試樣25充滿孔IOb后，隔著O形環(huán)12c放置凸緣13，擰緊法蘭圈23，密封地密封基準(zhǔn)試樣25。在使用硅樹脂密封劑來替代O形環(huán)12c的情況下，在配置O形環(huán)12c的部分涂布硅樹脂密封劑。此時(shí)，注滿基準(zhǔn)試樣25，使得即使在將QCM傳感器主體2的凸緣13側(cè)朝下放置的狀態(tài)下,基準(zhǔn)試樣25也處于與第2電極22的表面接觸的狀態(tài)。在此，在減小上述底部IOa的厚度d時(shí)，由于基準(zhǔn)試樣25的容量減少，因此，即使在放置QCM傳感器主體2整體的環(huán)境下的溫度發(fā)生變化的情況下，基準(zhǔn)試樣25的溫度也能夠由于從導(dǎo)熱系數(shù)高的殼體10和凸緣13等傳播的熱而跟隨QCM傳感器主體2的環(huán)境下的溫度。
[0069](基于QCM傳感器的測(cè)定方法)
[0070]接下來，對(duì)第I實(shí)施方式的QCM傳感器I的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0071]首先，將QCM傳感器主體2浸泡于測(cè)定試樣，進(jìn)行測(cè)定準(zhǔn)備。測(cè)定試樣作為液體或氣體的試樣氣氛而存在，本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2在這樣的試樣氣氛中使用。此時(shí)，基準(zhǔn)試樣25在已經(jīng)與第2石英基板的第2電極22接觸的狀態(tài)下密閉，測(cè)定試樣與基準(zhǔn)試樣完全隔離。因此，即使在試樣氣氛中，測(cè)定試樣與基準(zhǔn)試樣也不會(huì)混合，因此能夠高精度地進(jìn)行兩者的比較測(cè)定。測(cè)定試樣從蓋部24的開口部24a浸入到第I石英基板8的第I電極19所處的表面，測(cè)定試樣與第I電極19成為接觸狀態(tài)。不過，由于O形環(huán)12a，測(cè)定試樣不會(huì)浸入到殼體10的更內(nèi)側(cè)。接下來，通過第I振蕩器3和第2振蕩器5，向第I石英基板8和第2石英基板9分別施加交流電壓。通過比較部7，對(duì)由施加電壓而得到的第I石英基板8和第2石英基板9各自的第I輸出值和第2輸出值進(jìn)行比較，得到比較值。
[0072]接下來，根據(jù)圖5，對(duì)搭載有本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2的QCM傳感器系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0073]圖5是安裝有本實(shí)施方式的QCM傳感器I的發(fā)動(dòng)機(jī)及其周邊部的結(jié)構(gòu)圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)30的下部安裝有收納發(fā)動(dòng)機(jī)油31的油底殼32。發(fā)動(dòng)機(jī)30具有油位計(jì)33、引導(dǎo)筒34以及檢油棒35，其中，引導(dǎo)筒34固定設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)30的側(cè)方且其前端部與發(fā)動(dòng)機(jī)30內(nèi)部連通，檢油棒35插入到引導(dǎo)筒34中且前端部35a到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)油31的油面。
[0074]在檢油棒35的前端部35a安裝有QCM傳感器主體2，QCM傳感器主體2整體浸入到作為試樣氣氛的發(fā)動(dòng)機(jī)油31中。從QCM傳感器主體2連接有與上述引線電極連接的布線37，布線37沿著檢油棒35延伸到檢油棒35基端的手柄部36。在手柄部36安裝有由圖1所示的第I振蕩器3、第I計(jì)數(shù)器4、第2振蕩器5、第2計(jì)數(shù)器6、比較部7以及電源構(gòu)成的控制部38，控制部38通過布線37與QCM傳感器主體2電連接。
[0075](粘度測(cè)定方法)
[0076]接下來，說明基于本實(shí)施方式的QCM傳感器I的粘度測(cè)定方法。作為粘度的測(cè)定對(duì)象，以上述發(fā)動(dòng)機(jī)油30為例進(jìn)行說明。
[0077]首先，將發(fā)動(dòng)機(jī)油的初始狀態(tài)(新發(fā)動(dòng)機(jī)油)作為基準(zhǔn)試樣25密閉到QCM傳感器主體2中，將檢油棒35插入到與基準(zhǔn)試樣25相同的初始狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)油31中。此時(shí)，QCM傳感器主體2成為浸泡在發(fā)動(dòng)機(jī)油31中的狀態(tài)。在該初始狀態(tài)下得到比較測(cè)定值C [O]。此時(shí)，比較測(cè)定值C[0]是由第I計(jì)數(shù)器4和第2計(jì)數(shù)器6分別測(cè)定的共振頻率之比。此外，由于基準(zhǔn)試樣25和作為測(cè)定試樣的初始狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)油31是相同的試樣，因此理想情況下比較測(cè)定值C[O]應(yīng)該是I。因此，設(shè)C[0] = I而進(jìn)行校準(zhǔn)。接下來，如通常那樣使用發(fā)動(dòng)機(jī)30。通過使用發(fā)動(dòng)機(jī)30，發(fā)動(dòng)機(jī)油31在發(fā)動(dòng)機(jī)30內(nèi)循環(huán)，逐漸發(fā)生劣化并且狀態(tài)發(fā)生變化。每隔一定期間取得兩個(gè)石英振子的比較測(cè)定值C[n](n = 1、2、3…)，由此，能夠監(jiān)視由發(fā)動(dòng)機(jī)油31的使用劣化引起的狀態(tài)變化。在此，優(yōu)選的是，測(cè)定時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)油31的溫度在C[0]和C[n]的任何時(shí)刻都是相同溫度?？梢蕴幚沓赡軌蛟诳刂撇?8的附近顯示已取得的測(cè)定數(shù)據(jù)，也可以處理成能夠以無線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，在離發(fā)動(dòng)機(jī)30較近的地方進(jìn)行顯不O
[0078]接下來，根據(jù)圖6和圖7，對(duì)搭載有本實(shí)施方式的QCM傳感器I的發(fā)酵槽進(jìn)行說明。此外，以下的各QCM傳感器的測(cè)定方法與上述測(cè)定方法幾乎相同。
[0079]圖6是搭載有本實(shí)施方式的QCM傳感器I的發(fā)酵槽40的結(jié)構(gòu)圖。將標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵液作為基準(zhǔn)試樣25密閉到QCM傳感器主體2中。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵液是發(fā)酵液初始狀態(tài)的未添加酵母的有機(jī)化合物。在發(fā)酵槽40中收納有圓盤渦輪翼43a、43b、43c，圓盤渦輪翼43a、43b、43c分三級(jí)設(shè)置在由酒、醋、大醬、醤油等發(fā)酵食材或在生物實(shí)驗(yàn)等中使用的酒精或乳酸等構(gòu)成的發(fā)酵液41、旋轉(zhuǎn)軸42以及旋轉(zhuǎn)軸42。圓盤渦輪翼43借助電機(jī)44進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此攪拌發(fā)酵液41。在旋轉(zhuǎn)軸42上，在圓盤渦輪43a，43b, 43c各自的附近安裝有多個(gè)QCM傳感器主體2，經(jīng)由布線37與設(shè)置在發(fā)酵槽40上部的控制部46電連接。
[0080]圖7是示出本控制部46的圖?？刂撇?6由測(cè)定從多個(gè)QCM傳感器主體2得到的振動(dòng)特性的各個(gè)測(cè)定部48、49、50以及測(cè)定值比較部51構(gòu)成。各個(gè)測(cè)定部48、49、50具有第I振蕩器3、第I計(jì)數(shù)器4、第2振蕩器5、第2計(jì)數(shù)器6以及比較部7(參照?qǐng)D1)，能夠計(jì)算各個(gè)QCM傳感器主體2的比較測(cè)定值Cl、C2、C3。測(cè)定值比較部51對(duì)這3個(gè)比較測(cè)定值C1、C2、C3進(jìn)行比較。
[0081]這樣，按照發(fā)酵槽40的不同深度安裝有多個(gè)QCM傳感器，通過測(cè)定值比較部51對(duì)由多個(gè)QCM傳感器得到的比較·測(cè)定值Cl、C2、C3進(jìn)行比較，由此，能夠監(jiān)視各測(cè)定點(diǎn)的發(fā)酵中發(fā)酵液41的狀態(tài)變化，并且能夠掌握每個(gè)深度的發(fā)酵液41的狀態(tài)偏差。由此，能夠利用圓盤渦輪翼43a、43b、43c進(jìn)行攪拌，以使發(fā)酵槽40內(nèi)部的每個(gè)深度的發(fā)酵液41的狀態(tài)均勻。在此，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)也可以同時(shí)測(cè)定各測(cè)定點(diǎn)的溫度。
[0082](液壓油傳感器)
[0083]接下來，根據(jù)圖8，對(duì)在液壓泵用的泵單元安裝并使用實(shí)施方式I的QCM傳感器I時(shí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖8是泵單元56的結(jié)構(gòu)圖。泵單元56由電動(dòng)機(jī)52、泵53、濾網(wǎng)54以及油箱56構(gòu)成。油箱56的內(nèi)部充滿液壓油57。液壓油57從油箱56被吸入泵53，從排出口 58排出，再次通過返回管59返回到油箱56。返回到油箱56的液壓油57通過濾網(wǎng)54去除異物，再次傳送到泵53。
[0084]QCM傳感器主體2設(shè)置在濾網(wǎng)54的下游，使得QCM傳感器主體2完全浸泡于剛剛通過濾網(wǎng)54去除異物后的液壓油57中。此外，為了盡量不受到液壓油57的流動(dòng)影響，優(yōu)選設(shè)置在流速為Omm/s (毫米/秒)的位置。從QCM傳感器主體2連接有與上述引線電極連接的布線37，布線37沿著導(dǎo)管延伸到油箱56的外部。在布線37的末端，安裝有由圖1所示的第I振蕩器3、第I計(jì)數(shù)器4、第2振蕩器5、第2計(jì)數(shù)器6、比較部7以及電源構(gòu)成的控制部(未圖示)，并與QCM傳感器主體2電連接。[0085]關(guān)于粘度測(cè)定方法，與上述的以發(fā)動(dòng)機(jī)油30為例的測(cè)定方法幾乎相同。其中，只是使用的基準(zhǔn)試樣不同。預(yù)先密封的基準(zhǔn)試樣使用作為測(cè)定對(duì)象的液壓油57為新產(chǎn)品的狀態(tài)。
[0086]這樣，在油箱56的內(nèi)部安裝小型的QCM傳感器2，監(jiān)視液壓油57的經(jīng)時(shí)變化，由此，能夠防止由濾網(wǎng)54的堵塞等引起的泵單元56的故障。
[0087](抗蝕劑粘度傳感器)
[0088]接下來，根據(jù)圖9，對(duì)在制造半導(dǎo)體時(shí)等使用的抗蝕劑涂抹裝置中安裝并使用實(shí)施方式I的QCM傳感器I時(shí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖9是簡(jiǎn)易地示出抗蝕劑涂抹裝置65的結(jié)構(gòu)圖?？刮g劑涂抹裝置65由抗蝕劑瓶60、調(diào)節(jié)泵64、過濾器61、空氣控制閥門62以及導(dǎo)管67構(gòu)成。在抗蝕劑瓶60的內(nèi)部收納有抗蝕劑液66，抗蝕劑液66從抗蝕劑瓶60通過調(diào)節(jié)泵64傳送到過濾器61，進(jìn)而通過空氣控制閥門62涂布到晶片63的表面。
[0089]QCM傳感器主體2設(shè)置在抗蝕劑瓶60的底部，浸泡在抗蝕劑液66中。QCM傳感器主體2從抗蝕劑瓶60向外部沿著布線37與由圖1所示的第I振蕩器3、第I計(jì)數(shù)器4、第
2振蕩器5、第2計(jì)數(shù)器6、比較部7以及電源構(gòu)成的控制部(未圖示)電連接。
[0090]關(guān)于粘度測(cè)定方法，與上述的以發(fā)動(dòng)機(jī)油30為例的測(cè)定方法幾乎相同。其中，只是使用的基準(zhǔn)試樣不同。預(yù)先密封的基準(zhǔn)試樣是作為測(cè)定對(duì)象的抗蝕劑液66為新產(chǎn)品的狀態(tài)，或者使用在相同溫度下粘度與抗蝕劑瓶60內(nèi)部的抗蝕劑液66相同的粘度計(jì)校正用標(biāo)準(zhǔn)液。此外，測(cè)定的比較測(cè)定值C[n]優(yōu)選是基于粘度的值。
[0091]在對(duì)晶片涂布抗蝕劑液時(shí)，往往根據(jù)粘度控制抗蝕劑的膜厚。在該情況下，抗蝕劑液的粘度變化較大地影響通過光刻制造出的產(chǎn)品的質(zhì)量。通常，關(guān)于抗蝕劑液的粘度，相信并利用購入時(shí)的粘度。但是，如果這樣在抗蝕劑瓶60內(nèi)部安裝有小型的QCM傳感器2，則能夠在使用時(shí)始終管理抗蝕劑液66的粘度。由此，在抗蝕劑液66的粘度發(fā)生變化的情況下能夠立刻知曉該事實(shí)，能夠減小質(zhì)量偏差或不良。
[0092]第2實(shí)施方式
[0093]接下來，根據(jù)圖4，對(duì)本發(fā)明的QCM傳感器I的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在以下的說明中，對(duì)于與上述第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明。
[0094]圖4是將本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2組裝完成狀態(tài)下的剖視圖。本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2不具備第I實(shí)施方式具有的墊片11(參照?qǐng)D3)，替代它的是，在第I石英基板8與第2石英基板9之間設(shè)置有O形環(huán)27。O形環(huán)27的直徑大于第3電極20和第4電極21的圓形部，用于保持第I石英基板8與第2石英基板9的間隔、第I引線電極14與第4引線電極17的間隔以及第2引線電極15與第3引線電極16的間隔。由此，O形環(huán)27的厚度形成為至少大于兩個(gè)引線電極的厚度。此外，O形環(huán)27由絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異的材料構(gòu)成，例如可以是丁腈橡膠等。
[0095]這樣，通過使用O形環(huán)，與2個(gè)部件一組的墊片相比，能夠減少部件數(shù)量，因此，能夠容易地組裝QCM傳感器，并且，能夠適當(dāng)保持各個(gè)部件間隔，從而能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)定。
[0096]第3實(shí)施方式
[0097]接下來，根據(jù)圖10，對(duì)本發(fā)明的QCM傳感器I的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的說明中，對(duì)于與上述的第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明。
[0098]圖10是示出本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2位于測(cè)定試樣68中的狀態(tài)的圖。本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2與上述實(shí)施方式不同，密閉殼體10的孔IOb的部件是螺紋蓋70，在螺紋蓋70上附有浮子69。浮子內(nèi)部是空洞，在將QCM傳感器主體2投入液體的測(cè)定試樣68中時(shí)，由于浮子69的浮力，QCM傳感器主體2能夠停留在距離測(cè)定試樣68的液面恒定的深度。
[0099]這樣，通過設(shè)為具有浮子QCM傳感器，能夠使對(duì)測(cè)定試樣進(jìn)行測(cè)定的第I石英基板始終保持在距離液面恒定的深度，即使在液量發(fā)生變化的情況下，也能夠使施加于第I石英基板的壓力保持幾乎相同。因此，能夠使測(cè)定精度穩(wěn)定而與測(cè)定試樣68的剩余量無關(guān)，能夠更高精度地進(jìn)行測(cè)定。此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)為與外殼分開的浮子69，但是也可以將該浮子組裝入外殼。在該情況下，能夠?qū)⑼鈿さ囊徊糠肿兏筛×^大的部件，或者在外殼的一部分形成氣密空間。這樣的浮力較大的部件或氣密空間以偏向外殼的配置有基準(zhǔn)試樣一側(cè)的方式形成。由此，基準(zhǔn)試樣側(cè)成為測(cè)定試樣的液面?zhèn)?，測(cè)定電極(第I電極19)側(cè)積極地保持在液體中。因此，能夠使測(cè)定精度穩(wěn)定而與測(cè)定試樣68的剩余量無關(guān)，能夠更高精度地進(jìn)行測(cè)定。
[0100]第4實(shí)施方式
[0101]接下來，根據(jù)圖11，對(duì)本發(fā)明的QCM傳感器I的第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在以下的說明中，對(duì)于與上述第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明。
[0102]圖11的上圖是本實(shí)施方式的剖視圖。此外，圖11的下圖是在上圖中所示的線段A-A,進(jìn)行剖切并從箭頭B的方向觀察的剖視圖。本實(shí)施方式的第I石英基板8和第2石英基板9與上述實(shí)施方式不同，被配置成從與基板面垂直的方向觀察，彼此并列地排列在水平方向不同的位置。QCM傳感器主體2由第I石英基板8、第2石英基板9、殼體71、支架73、蓋部72、O形環(huán)12a、12b、12c、75a、75b、凸緣13、法蘭圈23以及螺釘18構(gòu)成。殼體71是一面開口的長(zhǎng)方體。支架73與殼體71的底部隔著規(guī)定的距離(至少I μ m以上)進(jìn)行設(shè)置，嵌入第I石英基板8、第2石英基板9、第I引線電極14、第2引線電極15、第3引線電極16、第4引線電極17的部分成為凹部(凹坑)。此外，第3電極20和第4電極21所處的部分成為開口部，第3電極20和第4電極21成為暴露于公共空間74的狀態(tài)。支架73設(shè)置在設(shè)置于殼體71內(nèi)部的梁上?；蛘?，也可以使殼體71與支架73預(yù)先形成一體。蓋部72隔著第I石英基板8、第2石英基板9以及O形環(huán)12a、12b，設(shè)置在支架73的相反側(cè)。在蓋部72上分別設(shè)置有兩處觀察第I電極19和第2電極20的開口。蓋部72的觀察第2電極20的開口的外周成為凸部，在凸部的外側(cè)面切出螺紋，其中，第2電極20設(shè)置在具有第2石英板9 一側(cè)的相反側(cè)的表面。在該凸部上能夠依次安裝O形環(huán)12c、凸緣13、法蘭圈23，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)試樣25密閉在第2石英基板9到凸緣13之間的空間中。此外，蓋部72與第I引線電極14、第2引線電極15、第3引線電極16、第4引線電極17相對(duì)的表面成為夾著引線電極凸出的凸部，固定引線電極。
[0103]接下來，說明本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2的組裝方法。首先，在設(shè)置在殼體71具有的支架73的凹坑部分內(nèi)的開口部的外周，配置O形環(huán)75a和O形環(huán)75b。在其上方配置安裝有引線電極的第I石英基板8和第2石英基板9，使得從開口部觀察到各個(gè)第I電極19和第2電極22。接下來，在第I石英基板8的第I電極19的外周配置O形環(huán)12a。同樣，在第2石英基板9的第2電極22的外周配置O形環(huán)12b。接下來，從配置的O形環(huán)上方放置蓋部72，在4個(gè)部位使用螺釘18旋緊固定殼體71與蓋部72。接下來，從第2電極22的觀察開口注入基準(zhǔn)試樣25。在基準(zhǔn)試樣25充滿開口內(nèi)部后，將O形環(huán)12c放置于開口外周的凸部，通過凸緣13封堵開口部，牢固地?cái)Q緊法蘭圈23。
[0104]這樣，通過并列地配置2個(gè)石英基板，能夠減薄外殼的厚度，因此，即使在將QCM傳感器主體的整體浸入液量較少的測(cè)定試樣中進(jìn)行測(cè)定的情況下,也能夠持續(xù)進(jìn)行測(cè)定試樣的比較測(cè)定。此外，不是如上述實(shí)施方式那樣從外殼的上下兩側(cè)引出引線電極，而是能夠從外殼的一側(cè)引出引線電極，或者能夠從殼體71與蓋部72的間隙引出引線電極，因此能夠簡(jiǎn)便地進(jìn)行布線。此外，能夠抑制因布線的復(fù)雜盤繞引起的噪聲等。此外，在殼體內(nèi)部具有支架作為加強(qiáng)部，從而能夠提高外殼的強(qiáng)度。
[0105]第5實(shí)施方式
[0106]接下來，根據(jù)圖12和圖13，對(duì)本發(fā)明的QCM傳感器I的第5實(shí)施方式進(jìn)行說明。此夕卜，在以下的說明中，對(duì)于與上述第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明。
[0107]圖12是分解示出本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2的立體圖。圖13是QCM傳感器主體2的剖視圖。本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2由第I殼體80 (第I外殼部)、第2殼體81 (第2外殼部)、第I引線電極14、第2引線電極15、第3引線電極16、第4引線電極17、第I石英基板8、第2石英基板2、O形環(huán)12c、凸緣13以及法蘭圈23構(gòu)成。
[0108]在本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2中，沒有第I實(shí)施方式具備的O形環(huán)12a、12b、墊片11、螺釘18 (參照?qǐng)D3)。在本實(shí)施方式的QCM傳感器主體2中，在第I殼體80和第I石英基板8的接觸部分，第I殼體80與第I石英基板8直接接合。并且相同地，在第2殼體81和第2石英基板9的接觸部分，第2殼體81與第2石英基板9直接接合。此外，第I殼體70與第2殼體81也直接接合。第I殼體80和第2殼體81的材料由PDMS (聚二甲基硅氧烷)等能夠通過短波長(zhǎng)的光使與石英基板的化合鍵活性化的材料形成。PDMS通過UV(紫外線)等短波長(zhǎng)的光使表面活性化，成為容易與硅元素接合的狀態(tài)。在組裝第I殼體80和第I石英基板8的階段，對(duì)第I殼體80與第I石英基板8接觸的部分照射短波長(zhǎng)的光，使表面活性化，然后使第I殼體80與第I石英基板8接合(例如，稱作硅氧烷鍵)，由此，即使不使用O形環(huán)等密封材料，也能夠防止測(cè)定試樣浸入到外殼內(nèi)。在第2殼體81和第2石英基板9中，相同地進(jìn)行接合。此外，對(duì)接合有第I石英基板8的第I殼體80和接合有第2石英基板9的第2殼體81彼此接觸的部分照射短波長(zhǎng)的光，使表面活性化后，接合第I殼體80與第2殼體81。第I石英基板8和第2石英基板9分別接合并保持在第I殼體80和第2殼體81上，由此，即使接合第I殼體80與第2殼體81而成為使第I石英基板8與第2石英基板9相對(duì)的狀態(tài)，也能夠形成第I石英基板8與第2石英基板9的空間(隔離層26)，不需要墊片11。此外，這樣在通過另外的工序組裝第I殼體80和測(cè)定用石英振子、第2殼體81和基準(zhǔn)用石英振子之后，容易制作QCM傳感器主體2。因此，能夠通過第I殼體80與第2殼體81的相對(duì)位置來調(diào)整測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子彼此的位置精度，容易調(diào)整測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子彼此的配置或者/以及測(cè)定用石英振子與基準(zhǔn)用石英振子之間的空間的形狀、容量等。
[0109]此外，這樣由PDMS (聚二甲基硅氧烷)等能夠通過短波長(zhǎng)的光使與石英基板的化合鍵活性化的材料形成第I殼體80和第2殼體81，由此，能夠在確保石英振子的振動(dòng)的同時(shí)減少部件數(shù)量。此外，不需要用于將石英振子支承于外殼的O形環(huán)或墊片等，能夠減小由這些部件的配置偏差引起的石英振子的振動(dòng)偏差，因此，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)定。
【權(quán)利要求】
1.一種QCM傳感器，其通過在石英振子的表面使試樣與激勵(lì)電極接觸來檢測(cè)所述試樣的物理量，其特征在于，所述QCM傳感器具有: 測(cè)定用石英振子，其具有作為檢測(cè)對(duì)象的測(cè)定試樣能夠接觸的第I電極和表面形成所述第I電極的第I石英基板； 基準(zhǔn)用石英振子，其具有作為檢測(cè)所述測(cè)定試樣的物理量時(shí)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)試樣能夠接觸的第2電極和表面形成所述第2電極的第2石英基板； 外殼，其收納所述測(cè)定用石英振子和所述基準(zhǔn)用石英振子；以及 密封部，其設(shè)置于所述外殼，在使所述基準(zhǔn)試樣與所述第2電極接觸的狀態(tài)下進(jìn)行封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述外殼具有比所述基準(zhǔn)試樣的導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述外殼具有比所述測(cè)定用石英振子和所述基準(zhǔn)用石英振子的導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 從與所述基準(zhǔn)用石英振子的表面垂直的方向觀察，所述密封部形成在所述基準(zhǔn)用石英振子的外形的內(nèi)側(cè)。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述密封部形成在所述外殼的開口部，并形成為從與所述基準(zhǔn)用石英振子的表面平行的方向觀察，將所述基準(zhǔn)試樣封閉在所述外殼的厚度內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述QCM傳感器具有第3電極和第4電極，其中，所述第3電極形成在所述第I石英基板的與形成所述第I電極的表面相反側(cè)的表面，所述第4電極形成在所述第2石英基板的與形成所述第2電極的表面相反側(cè)的表面， 所述外殼形成為將所述第3電極和所述第4電極收納在公共空間內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述測(cè)定用石英振子和所述基準(zhǔn)用石英振子被配置成所述第3電極與所述第4電極相對(duì)， 所述外殼以所述第3電極和所述第4電極具有規(guī)定的間隔的方式，支承所述測(cè)定用石英振子和所述基準(zhǔn)用石英振子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述基準(zhǔn)試樣是利用所述密封部封閉初始狀態(tài)的所述測(cè)定試樣而構(gòu)成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述外殼具有浮子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述第I石英基板和所述第2石英基板配置在從與基板面垂直的方向觀察相互不同的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述外殼由收納所述測(cè)定用石英振子的第I外殼部和收納所述基準(zhǔn)用石英振子的第2外殼部形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 利用硅氧烷鍵將所述第I石英基板和所述第2石英基板中的至少一方與所述外殼接口 ο
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述QCM傳感器還具有比較部，該比較部計(jì)算從所述測(cè)定用石英振子得到的輸出值與從所述基準(zhǔn)用石英振子得到的輸出值之比， 所述比較部每隔規(guī)定的時(shí)間計(jì)算所述比。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述物理量基于所述測(cè)定試樣的粘性。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述基準(zhǔn)試樣是用于潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)部件的發(fā)動(dòng)機(jī)油。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的QCM傳感器，其特征在于， 所述基準(zhǔn)試樣是標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵液。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的QCM傳感器，其特征在于，` 所述基準(zhǔn)試樣是抗蝕劑液。
【文檔編號(hào)】G01N5/02GK103868816SQ201310669620
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】田邊幸子, 須田正之, 村松宏 申請(qǐng)人:精工電子有限公司