A NEW GENERATION OF MINIATURIZED, HIGH MASS SENSITIVITY QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCES (QCMS) FOR SPACE APPLICATIONS
Abstract
水晶発振子マイクロバランスを使用した、宇宙応用のための、表面に付着する質量流束の測定では、薄い厚みの水晶を使用することは困難なため、15MHz以下の共振周波数を持つ水晶しか歴史的に使用できませんでした。このため、凝縮物の密度がほぼ均一である場合、質量流束測定の下限が約10-11 g/cm2-sまたは0.20 ang/Hzまでに制限されてきました。最近までは、これが実験者のニーズを満足させるのに十分な精度の分子流束精密測定でした。しかし、イオンスラスターの腐食／真空蒸着速度、低軌道衛星の腐食速度、および長期間のガス放出の精密測定など、拡大する精密測定のニーズは、測定が必要な質量流束の下限を押し下げ、より高い質量感度が必要となっています。衛星の大きさが小型化されている傾向にある中で、それに合わせてさらに小さな空間に取り付けるため小型化されたQCMへのニーズがあります。
水晶周波数が25MHｚまで上昇する、一連の新しいQCMおよびTQCM(熱電的に冷却されたQCM)が最近開発されました.これらは既存のモデルより物理的にはるかに小さいだけでなく、質量感度範囲を5.102×108 Hz cm2/g to ~2.47×109 Hz cm2/gの15MHzの理論値の4.84倍上方に向上させ、識別できる凝縮物の薄さの下限を約0.04 ang/Hzまでに押し下げました.新しいTQCMも有効delta T、つまりTQCM内のぺルチェの熱い側面と冷たい側面の温度差を86 Cから120 Cに増加させ、QCMが使用時温度で動作している際、水晶の下限温度が-75 Cから-100 Cの間になります.模擬宇宙環境下で新しい小型化されたQCMを用いて行われた試験が、この資料の主題となります.