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石英晶體微天平的核心組件是具有功能表面的石英芯片，通過石英晶體的壓電效應來實時監控表面反應。當物質在石英晶體表面發生吸脫附反應或者石英晶體表面的液體性質發生變化時，都會引起頻率的變化和振蕩損耗的變化。芯片共振頻率的變化，與芯片表面吸附的物質的質量相關，而振蕩能量損耗的強度與吸附物質本身的粘彈性及結構相關。
該天平內部每個晶格在不受外力作用時呈正六邊形，若在晶片的兩側施加機械壓力，會使晶格的電荷中心發生偏移而極化，則在晶片相應的方向上將產生電場；反之，若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產生機械變形，這種物理現象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，這種現象稱為壓電諧振。
其實與LC回路的諧振現象有些相似，當晶體不振動時，可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容，一般約幾個PF到幾十PF，當晶體振蕩時，一般L的值為幾十mH到幾百mH。由此就構成了石英晶體微天平的振蕩器，電路的振蕩頻率等于石英晶體振蕩片的諧振頻率，再通過主機將測的得諧振頻率轉化為電信號輸出。由于晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關，而且可以做得，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩定度。
所以說該天平利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質量變化轉化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化，進而通過計算機等其他輔助設備獲得高精度的數據。
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