中古QCM測定器の在庫・価格

QCM測定器は、水晶振動子の振動の周波数の変化から、電極の表面に付いたごく小さな質量の変化を測る装置である。水晶振動子マイクロバランス(QCM、Quartz Crystal Microbalance)とも呼ばれる。ナノグラム程度の質量の変化を、試料を標識せずにその場で連続して測れるのが特徴で、表面への吸着や膜の成長、物質の相互作用を調べる研究に広く使われている。化学、材料、生命科学、電気化学と使われる分野が広く、大学や研究機関の研究室のほか、企業の表面処理や材料開発の評価にも使われる。
仕組みはこうである。薄く切り出した水晶の板の両面に金などの電極を付け、電圧をかけると、水晶は決まった周波数で振動する。電極の表面に物質が付くと振動する部分が重くなり、周波数が下がる。薄く硬い膜であれば、周波数の下がり方は付いた質量にほぼ比例するという関係(ザウエルブレイの式)があり、これを使って周波数の変化を質量に換算する。水晶の基本の周波数が高いほど、同じ質量に対する周波数の変化が大きくなり、感度が上がる。
使われ方は大きく二つある。一つは気相で、ガスや蒸気の吸着、薄膜の成長を測る。真空蒸着やスパッタで使われる膜厚モニターも、同じ原理で成膜中の膜の厚さを測っている。もう一つは液中で、センサーの表面にたんぱく質や抗体、DNAなどが結合する様子を測り、バイオセンサーや表面処理の研究に使う。電気化学の測定と組み合わせて電極上の析出や溶解を追う電気化学QCM(EQCM)もある。
液中で測るときは、液体の粘性や密度、温度の影響で周波数が変わるため、温度をしっかり保つ測定セルと、基準の測定が重要になる。付いた膜が柔らかい場合は質量だけでは表せないため、振動の減衰の度合い(散逸)も同時に測り、膜の硬さや粘弾性を評価する方式(QCM-D)も使われる。
装置は、センサー(水晶振動子)、それを発振させて周波数を測る本体、試料を流すフローセルや溶液を入れるバッチセル、温度制御、データを記録・解析するソフトで構成される。センサーは電極の材質や表面の修飾を変えた物が用意され、目的に合わせて選ぶ。選ぶときは、気相用か液中用か、対応するセンサーの周波数と規格、多点で同時に測れるか、散逸まで測れるかが要点になる。測定の結果は表面の状態に大きく左右されるため、センサーの洗浄や前処理の手順を決めておき、同じ条件で基準の測定をとってから試料を流すのが基本である。複数のセンサーを並べて同時に測る多点型の装置は、試料と対照を同じ条件で比べられ、測定の効率も上がる。