Nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát vi cân thạch ảnh hướng tới ứng dụng trong sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ MINH THƯ LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT VI CÂN THẠCH ANH HƯỚNG TỚI ỨNG DỤNG TRONG SINH HỌC Chuyên ngành: VẬT LÝ VÔ TUYẾN VÀ ĐIỆN TỬ ( HƯỚNG KỸ THUẬT ) Mã số: 66 44 03 2 Cán bộ hướng dẫn : GS.TS. ĐẶNG LƯƠNG MÔ TP.HCM, tháng 04 năm 2010 Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 2 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Vi cân thạch anh (Quartz Crystal Microbalance - QCM) ngày càng được sử dụng hữu ích trong khoa học, y sinh học và trong đời sống. Các nghiên cứu về thiết kế chế tạo QCM đã và đang được quan tâm nghiên cứu nhằm đưa nhứng ứng dụng của nó vào trong thực tiễn cuộc sống với mục tiêu phát triển ngành công nghiệp vi mạch tại thành phố Hồ Chí Minh thông qua mối quan hệ hợp tác giữa Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh và Khu công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh. Luận văn này là một phần trong dự án nghiên cứu thiết kế và chế tạo linh kiện vi cân tinh thể thạch anh QCM hướng đến ứng dụng trong cảm biến sinh học do Sở khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh tài trợ. Trung tâm nghiên cứu và đào tạo thiết kế vi mạch (ICDREC), Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đang tiến hành triển khai nghiên cứu thiết kế và chế tạo linh kiện QCM hướng đến ứng dụng trong sinh học. Do tính chất áp điện độc đáo của tinh thể AT-cut, khi đặt điện áp xoay chiều vào hai bên điện cực giống như một tụ điện sẽ làm sinh ra dao động trượt dọc theo bề mặt tinh thể. Dao động này cộng hưởng khi tần số dao động bằng với tần số dao động riêng của thạch anh. Mọi ứng dụng của linh kiện QCM đều xoay quanh tần số dao động cộng hưởng của linh kiện. Ứng dụng đầu tiên của linh kiện QCM là khả năng xác định khối lượng với độ nhạy và độ chính xác rất cao, có thể xác định được sự thay đổi khối lượng đến 10 -15 gam. Linh kiện QCM được sử dụng để đo bề dày màng mỏng trong quá trình hình thành màng. Tuy nhiên phạm vi ứng dụng của QCM ngày càng được mở rộng sang môi trường lỏng và môi trường khí trong các phép đo nhạy khí, phân tích và phát hiện gen. Để nâng cao độ nhạy của linh kiện, các nghiên cứu gần đây tập trung vào nâng cao tần số dao động cộng hưởng và nâng cao hệ số phẩm chất của linh kiện bằng các biện pháp cải tiến công nghệ. Trong luận văn này chúng tôi đưa ra các kết quả đạt được về mô phỏng tính chất cơ, điện của linh kiện QCM và so sánh các kết quả đó với các thông số khảo sát trên Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 3 linh kiện QCM được chế tạo tại phòng thí nghiệm bán dẫn-khu công nghệ cao TPHCM. Ở phần mô phỏng tính chất cơ của linh kiện QCM, chúng tôi thực hiện mô phỏng các mode dao động cơ của tinh thể thạch anh loại AT – cut bằng phần mềm ANSYS dựa trên hai dạng cấu trúc hình vuông, tròn bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Elements Method – FEM). Kết quả cho thấy cấu trúc dạng hình tròn cho các thông số tối ưu nhất. Từ kết quả này, chúng tôi tiếp tục quá trình mô phỏng dạng có tải (đặt thêm khối lượng, áp suất lên bề mặt điện cực) để tìm các thông số như mode dao động trượt bề mặt, mode biến dạng bề mặt, ứng suất cực đại và cực tiểu. Các thông số định lượng được đưa ra kiểm chứng lý thuyết và làm cơ sở khoa học phục vụ cho việc chế tạo linh kiện vi cân tinh thể thạch anh ứng với tần số cộng hưởng 5 MHz nhằm hướng tới tạo ra các cảm biến sinh học. Trong phần mô phỏng tính chất điện của linh kiện QCM, chúng tôi đã xây dựng được mô hình truyền sóng trong tinh thể thạch anh và giải bài toán điều kiện biên để tìm được độ dẫn nạp của linh kiện. Khảo sát biên độ phổ dẫn nạp và góc pha phổ dẫn nạp của linh kiện theo tần số để từ đó tìm ra được ứng xử của linh kiện khi tiếp xúc với các loại màng khác nhau với các khối lượng khác nhau. Kết quả này rất quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu làm màng dẫn trong các ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học hoặc hóa học của linh kiện QCM. Ngoài ra, chương trình mô phỏng tính chất điện của linh kiện QCM còn đưa ra đường chuẩn hệ số hiệu chỉnh phương trình Sauerbrey so với phương trình Kanazawa. Bên cạnh đó, một phần trong luận văn này, chúng tôi khảo sát linh kiện QCM đã được chế tạo tại phòng thí nghiệm bán dẫn-khu công nghệ cao TP. HCM. Kết quả cho thấy rằng các linh kiện QCM được chế tạo có tần số cộng hưởng khoảng 4,75 MHz và đồng thời các đồ thị phổ dẫn nạp, góc pha phổ dẫn nạp gần với kết quả mô phỏng tính chất cơ và điện. Từ khóa: Tinh thể thạch anh AT-cut; Linh kiện vi cân tinh thể thạch anh QCM; Phương pháp phần tử hữu hạn FEM; Matlab; Ansys; Mode biến dạng; Tần số cộng hưởng; Độ dẫn nạp. Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 4 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN… 1 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ 2 MỤC LỤC…… 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 11 GIỚI THIỆU… 13 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 15 1.1 TINH THỂ THẠCH ANH VÀ TÍNH CHẤT ÁP ĐIỆN 15 1.1.1 Hiệu ứng áp điện 15 1.1.1.1 Hiệu ứng áp điện ảnh hưởng lên hệ số độ cứng của vật liệu 18 1.1.1.2 Hiệu ứng áp điện ảnh hưởng lên hằng số điện môi 18 1.1.2 Cấu trúc tinh thể thạch anh và tính chất áp điện 19 1.1.3 Các cách cắt tinh thể thạch anh 21 1.1.4 Các mode dao động của các phiến thạch anh 24 1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HOẠT ĐỘNG CỦA VI CÂN THẠCH ANH QCM 25 1.2.1 Cấu trúc của linh kiện QCM và nguyên lý hoạt động 25 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của QCM 27 1.2.2.1 Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ 27 1.2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ và độ nhớt chất lỏng 30 1.2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 33 1.2.2.4 Ảnh hưởng của độ gồ ghề bề mặt 34 1.2.2.5 Ảnh hưởng của ứng suất 35 1.2.3 Ứng dụng của linh kiện QCM 36 Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 5 1.2.3.1 Cảm biến đo bề dày màng mỏng 36 1.2.3.2 Ứng dụng trong cảm biến sinh học 37 1.2.3.3 Ứng dụng trong cảm biến khí 40 1.2.3.4 Cảm biến đo mật độ độ nhớt chất lỏng 41 CHƯƠNG 2 - BÀI TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VI CÂN THẠCH ANH QCM 43 2.1 BÀI TOÁN MÔ PHỎNG LINH KIỆN QCM 43 2.1.1 Bài toán mô phỏng tính chất cơ của linh kiện QCM 43 2.1.2 Bài toán mô phỏng tính chất điện của linh kiện QCM 44 2.2 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG LINH KIỆN QCM 45 2.2.1 Phương pháp mô phỏng tính chất cơ của linh kiện QCM 45 2.2.1.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis, FEA) và phần mềm Ansys 45 a. Giới thiệu về FEA 45 b. Phần mềm Ansys 46 c. Cấu trúc bài tính trong Ansys 47 2.2.1.2 Mô hình và các thông số sử dụng trong mô phỏng 48 a. Nguyên lý dùng trong mô phỏng 48 b. Mô hình và số liệu dùng trong mô phỏng 50 2.2.1.3 Trình tự mô phỏng 52 2.2.2 Phương pháp mô phỏng tính chất điện của linh kiện QCM 59 2.2.2.1 Mô hình truyền sóng của Kanazawa và phần mềm Matlab 59 a. Mô hình truyền sóng theo lý thuyết Kanazawa 59 b. Giới thiệu phần mềm mô phỏng tính chất điện của vi cân thạch anh (QCM) 63 2.2.2.2 Mạch tương đương Butterworth –VanDyke (BVD) 64 2.2.2.3 Số liệu và phương pháp mô phỏng 67 a. Mô phỏng linh kiện QCM sử dụng phầm mềm MATLAB 67 b. Mô phỏng linh kiện QCM sử dụng phần mềm PSPICE 68 CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 72 3.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TÍNH CHẤT CƠ CỦA LINH KIỆN QCM .72 3.1.1 Kết quả mô phỏng khi không tải 72 3.1.2 Kết quả mô phỏng khi có tải. 77 3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA LINH KIỆN QCM85 Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 6 3.2.1 Chương trình mô phỏng linh kiện QCM sử dụng phần mềm Matlab85 3.2.2 Mô phỏng linh kiện QCM sử dụng phầm mềm PSPICE. 99 CHƯƠNG 4 - KHẢO SÁT VÀ ĐO ĐẠC VI CÂN THẠCH ANH QCM 102 4.1 NGUYÊN LÝ PHÉP ĐO LINH KIỆN QCM 102 4.2 KHẢO SÁT LINH KIỆN QCM ĐƯỢC CHẾ TẠO TẠI ICDREC – SHTP 106 CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 110 5.1 KẾT LUẬN 110 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 111 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 PHỤ LỤC…… 116 Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 13 GIỚI THIỆU Vào cuối những năm 50 của thế kỷ XX đã xuất hiện một cuộc cách mạng về công nghệ Micro. Trong giai đoạn phát triển này đã có rất nhiều loại vật liệu được phát hiện và nghiên cứu hướng tới ứng dụng trong công nghiệp. Một trong số đó chính là vật liệu tinh thể thạch anh ứng dụng chế tạo vi cân thạch anh (Quartz Crystal Microbalance _ QCM). Linh kiện QCM này được sử dụng rộng rãi như một thiết bị có khả năng xác định được sự thay đổi về khối lượng cỡ picogram/cm 2 thông qua sự thay đổi tần số cộng hưởng của tinh thể thạch anh. Đặc biệt, linh kiện này có thể hoạt động được trong môi trường chất lỏng và khí. Do vậy, linh kiện QCM đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới trong lĩnh vực nghiên cứu khả năng ứng dụng của nó. Cho đến thời điểm này, linh kiện QCM được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực của khoa học và đời sống. Một trong những lĩnh vực đang được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất hiện nay chính là khả năng ứng dụng chế tạo các cảm biến sử dụng trong y sinh học, hay còn gọi là các cảm biến sinh học, với độ nhạy và độ chính xác cao hơn so với một số thiết bị cảm biến đang được sử dụng rộng rãi. Theo đánh giá điều tra hàng năm của tổ chức quốc tế thì số tiền chi cho việc nghiên cứu và phát triển cảm biến sinh học đạt 300 triệu USD. Từ năm 1984 đến năm 1990 đã có khoảng 3000 báo cáo khoa học và khoảng 200 bằng sáng chế trong lĩnh vực ứng dụng cảm biến sinh học. Từ năm 1991 đến năm 1997, số lượng báo cáo khoa học cũng tương tự như trong giai đoạn từ năm 1984 đến 1990 (khoảng 3300 báo cáo khoa học). Tuy nhiên số lượng bằng sáng chế tăng lên đến con số 400. Đặc biệt hơn nữa, từ năm 1998 đến năm 2008, số lượng báo cáo khoa học và bằng sáng chế tăng lên đến con số kỷ lục: hơn 10,000 bài báo và gần 2000 bằng sáng chế. Điều này cho thấy khả năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai của việc chế tạo cảm biến sinh học nhằm hướng tới ứng dụng trong tất cả lĩnh vực của đời sống và xã hội. Trong luận văn này, tác giả tập trung vào nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng tính chất cơ, tính chất điện của linh kiện QCM ứng với tần số khoảng 5MHz trong trường Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 14 hợp không tải và có tải khối lượng. Với công cụ dùng để mô phỏng là phần mềm Matlab, PSpice và Ansys, tính chất điện và tính chất cơ của linh kiện QCM được mô phỏng thành hai chương trình riêng biệt. Bên cạnh đó, luận văn còn khảo sát các tính chất của linh kiện QCM được chế tạo tại Trung tâm nghiên cứu và đào tạo thiết kế vi mạch (ICDREC) và Khu công nghệ cao thành phố Hồ Chí Minh (SHTP) để so sánh kết quả mô phỏng và kết quả đo. Luận văn được trình bày gồm 5 chương, cụ thể như sau: CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN Chương 1 trình bày các lý thuyết cơ bản về vật liệu áp điện, lý thuyết về sự nhạy khối của linh kiện QCM. Ngoài ra, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các hướng ứng dụng thực tế cũng được đề cập trong chương này. CHƯƠNG 2 – BÀI TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VI CÂN THẠCH ANH QCM Chương 2 đặt ra bài toán mô phỏng tính chất cơ và điện của linh kiện QCM Ngoài ra mô hình và phương pháp mô phỏng cũng được nói rõ trong chương này. CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Chương 3 trình bày kết quả mô phỏng các tính chất cơ và điện của vi cân thạch anh. Từ kết quả mô phỏng này và các tài liệu tham khảo, tác giả biện luận để tìm ra cấu trúc tối ưu sử dụng trong chế tạo. Ngoài ra kết quả mô phỏng trong chương này cũng được sử dụng để kiểm chứng tính chính xác của linh kiện được chế tạo tại ICDREC- SHTP. CHƯƠNG 4 – KHẢO SÁT VÀ ĐO ĐẠC VI CÂN THẠCH ANH QCM Chương 4 khảo sát tính chất của linh kiện QCM được chế tạo tại ICDREC-SHTP và so sánh với kết quả mô phỏng. CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 5 đưa ra các kết luận sau cùng của luận văn, từ đó nêu lên hướng phát triển kế tiếp của đề tài. Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 15 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 TINH THỂ THẠCH ANH VÀ TÍNH CHẤT ÁP ĐIỆN 1.1.1 Hiệu ứng áp điện Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric) có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp là ‘piezin’ và có nghĩa là áp suất (stress). Hiệu ứng này phát sinh điện tích khi tinh thể biến dạng do tác dụng của lực cơ học (hiệu ứng áp điện thuận) hoặc tinh thể biến dạng do tác dụng của điện trường (hiệu ứng áp điện nghịch). Sự phân cực tinh thể có thể được tạo ra bởi các tác động cơ học lên tinh thể thạch anh như uốn cong, trượt, xoắn, căng và nén để tạo ra dòng điện và điện thế. Năm 1890, hai nhà khoa học là Pierre Curie và Jacques Curie đã phát hiện ra hiện tượng: khi đặt một lực cơ học lên tinh thể muối Rochell (NaKC 4 H 4 O 6 .4H 2 O) làm phát sinh ra điện áp và ngược lại khi đặt điện áp lên tinh thể thì sẽ gây biến dạng cơ học. Tuy nhiên phát hiện này không được quan tâm nhiều cho đến tận năm 1917 khi người ta nghiên cứu thấy rằng tinh thể thạch anh có thể dùng để truyền và nhận sóng siêu âm trong nước [2]. Hình 1.1 trình bày nguyên lý cơ bản của hiệu ứng áp điện [12]. Từ nguyên lý này năm 1921, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu chế tạo thành công bộ dao động điều khiển tần số dựa trên tinh thể thạch anh loại X-cut. Tuy nhiên loại tinh thể này có nhược điểm là khá nhạy cảm với nhiệt độ vì thế hiện nay không còn được sử dụng nhiều. Trang HVTH: Trần Thị Minh Thư 16 Hình 1.1 Nguyên lý của hiệu ứng áp điện [12]. Đến năm 1934 nhiều nghiên cứu cho thấy tinh thể thạch anh loại AT-cut ổn định với nhiệt độ [2]. Nhờ đặc tính này tinh thể thạch anh được lựa chọn để làm các linh kiện vi cân thạch anh ứng dụng trong việc xác định các khối lượng nhỏ dựa trên sự thay đổi tần số dao động cộng hưởng của thạch anh dạng AT-cut. Bản chất của hiệu ứng áp điện theo chứng minh của Pierre và Jacques Curie là: “Năng lượng liên kết bề mặt của các phần tử thạch anh tỉ lệ với ứng suất đặt lên nó và năng lượng này sẽ mất đi khi không có ứng suất”. Mối quan hệ giữa năng lượng liên kết bề mặt và ứng suất được biểu diễn như công thức (1.1) [7]: P p =d T Trong đó: P p : Vector áp điện phân cực, có độ lớn bằng năng lượng liên kết bề mặt d: Hệ số lực căng áp điện T: Ứng suất Pierre và Jacques Curie cũng đưa ra hiện tượng ngược lại của hiệu ứng áp điện và chứng minh được mối quan hệ giữa lực căng được tạo ra và độ lớn của điện trường như công thức (1.2) [7]: S p =d E Điện thế Ứng suất Đặt áp suất làm phát sinh đi ện thế Đặt điện thế làm phát sinh áp suất (1.1) (1.2) [...]... n c c và liên k t ch t mà không b trư t [2] Nhưng th c t , linh ki n QCM h u như ng d ng trong c m bi n sinh h c đ phát hi n ra các virus, vi khu n, DNA… là nh ng tác nhân sinh h c có kích thư c r t nh (c nm), do đó vi c ng d ng mô hình Sauerbrey là r t khó khăn và không chính xác Trong nh ng trư ng h p này, ta s d ng phương trình k t h p linh ki n QCM đư c đo trong dung môi nh t c a Kanazawa và Gorden... = e d E T ng đ d ch đi n trong tinh th đư c tính b i: HVTH: Tr n Th Minh Thư 19 Trang D Trong đó E Pp E edE ( ed ) E E (1.7) : h ng s đi n môi Hình 1.3 gi i thích đ d ch đi n trong tinh th khác nhau tương ng v i đ áp đi n và đi n môi c a v t li u [7] Hình 1.3 Đ d ch đi n trong tinh th khác nhau tương ng v i đ áp đi n và đi n môi c a v t li u 1.1.2 C u trúc tinh th th ch anh và tính ch t áp đi n Tinh... v i f03/2 trong khi đ d ch t n do kh i lư ng t l v i f02 Do đó, tinh th có t n s c ng hư ng càng cao thì nh hư ng c a đ nh t - m t đ lên phép đo bi n thiên kh i lư ng càng gi m Phát hi n trên là cơ s cho vi c nghiên c u linh ki n QCM trong môi trư ng l ng m ra nhi u ng d ng m i c a tinh th th ch anh trong lĩnh v c đi n hóa, trong kh o sát đ nh t ch t l ng, làm đ u dò đo n ng đ khí trong môi trư ng,... trình bày trên hình 1.4 HVTH: Tr n Th Minh Thư 20 Trang Hình 1.4 Mô t c u trúc c a tinh th α-Quartz trong không gian và trong m t ph ng Ngu n g c c a hi n tư ng áp đi n x y ra trong tinh th α-Quartz là do s d ch chuy n c a các ion Si+ và O2- trong m ng tinh th khi có bi n d ng Khi chưa có ng su t bên ngoài thì tr ng tâm đi n tích âm và đi n tích dương trùng nhau nên tinh th có tính trung hòa v đi n... đư c Kanazawa và Gorden nghiên c u và cho phép HVTH: Tr n Th Minh Thư 31 Trang d đoán đ d ch t n s c a linh ki n QCM khi nó ho t đ ng trong ch t l ng đư c trình bày công th c (1.24)[16]: f0 l f0 3/2 l q q l (1.24) ,  l : đ nh t và m t đ ch t l ng, q , q : đ nh t và modul trư t c a tinh th th ch anh T công th c (1.24) nh n th y t n s bi n thiên ngư c chi u v i tích đ nh t và m t đ dung môi, tích này... góc và góc t o b i m t tinh th v i tr c Z, Ví d phi n AT ( = 35.250 và =21,930 ), LC( = -9,390 và , là là góc t o b i m t tinh th v i tr c X (hình 1.7) = 00), DT ( = 520 và =150 ), SC ( = -33,930 và =11,70 ) Góc thay đ i t (-900, 900) và nhóm mà quay phương (Y- cut) có giá tr (00, 300), = 00 [11] Tr c quang (Z) Tr c X M t quay M tc tX M tc tY Tr c Y Hình 1.7 Mô t các tr c, các phi n lo i X, Y và phi... ng đ và đ nh t ch t l ng Có nhi u ý ki n cho r ng ch t l ng có đ nh t l n s c n tr ho t đ ng c a linh ki n QCM Th c t , QCM hoàn toàn có th ho t đ ng trong ch t l ng mà v n r t nh y kh i lư ng Nh ng năm g n đây, linh ki n QCM đư c s d ng nhi u trong đi u ki n ti p xúc tr c ti p v i các ch t l ng và các màng m ng đàn h i nh t đ đo s thay đ i kh i lư ng và kh o sát m t đ - đ nh t c a ch t l ng vào t... đoán đ d ch t n s khi nhúng chìm QCM vào trong dung d ch như trình bày hình 1.12 Th ch anh T i ch t l ng T i kh i lư ng Hình 1.12 M t c t ngang mô t sóng trư t khi QCM (b m t đi n c c ph m t l p ch t h p ph ) ho t đ ng trong ch t l ng đàn h i nh t Khi ho t đ ng trong môi trư ng l ng ngư i ta còn nh n th y r ng, đ d ch t n s c a tinh th th ch anh b nh hư ng b i m t đ và đ nh t dung d ch Bi u th c đ nh... dày cơ b n Mode trư t b m t Mode trư t b dày h a âm b c 3 Hình 1.9 Mode dao đ ng c a m t s lo i tinh th và ho âm c a mode dao đ ng trư t b dày [ 12] 1.2 NGUYÊN LÝ HO T Đ NG VÀ CÁC Y U T NH HƯ NG T I HO T Đ NG C A VI CÂN TH CH ANH QCM 1.2.1 C u trúc c a linh ki n QCM và nguyên lý ho t đ ng Linh ki n vi cân tinh th th ch anh (QCM) bao g m m t phi n tinh th lo i ATcut v i hai đi n c c trên hai m t tinh th...17 Trang Trong đó: Sp: L c căng đư c t o ra b i hi n tư ng áp đi n E: Cư ng đ đi n trư ng Công th c cho hi u ng áp đi n thu n và ngh ch như sau: Pp=d T = d c S=e S (1.3) Sp=d E = c d E = e E (1.4) Trong đó c: h s đ c ng Hình 1.2 th hi n mô hình phân t b nh hư ng b i hi u ng áp đi n: khi đ t m t l c vào phân t , nó s phân c c và t o ra dòng đi n [7] Hình 1.2 Mô hình phân t khi chưa có