分析QCM-D和橢偏儀聯用的數據時需要考慮的因素

 

QCM-D和橢偏術是兩種靈敏的實時表面檢測技術，可以聯用產生協同效應。然而，為了盡可能獲取更好的組合輸出數據，還需要考慮這兩種技術的異同。那么，在設置組合實驗和隨后分析獲得的數據時，應該考慮哪些方面呢?
優化QCM-D和橢偏術聯用輸出數據的分析
我們的最終目標是得到單獨采用這兩種技術都不能獲取的研究體系的相關信息。因此，要充分利用組合輸出數據，就必須認識到各自方法生成的信息是什么，以及如何充分利用這些信息。
了解QCM-D和光譜橢偏術（SE）的信息輸出
要認識到這種技術聯用會產生什么樣的協同效應，最好是先了解每個技術的單獨輸出信息，以及如何將這些輸出信息組合起來產生單獨使用各自技術無法實現的新的信息輸出。
QCM-D和光譜橢偏術（SE）都是靈敏的實時表面測量技術，可以檢測表面質量的變化， QCM-D檢測有關“濕質量”的信息，橢圓偏振法檢測的是“干質量”信息。 因此，通過技術聯用，不僅有可能可以獲得在固液界面處薄層形成和改變過程中的質量、厚度、力學和光學性質等信息，而且還可以實時監測薄層的組織和結構。結合濕質量和干質量，可以推斷出薄膜的孔隙率、構象和溶脹狀態等信息。
分析從提取獨立測量的SE和QCM-D厚度和質量開始; d^SE, d^QCM-D, m^SE 和m^QCM-D。 然后可以估計膜層中的溶劑化程度。
我們得到的體積分數為：
S⁰_v = d^SE / d^QCM-D                                (1)
和質量分數參數為：
S⁰_m = m^SE / m^QCM-D                       (2)
優化QCM-D和橢偏儀組合測量所得數據的質量
一旦我們了解了每個方法各自優質數據輸出的方法和要求，那我們就可以從組合數據分析的角度來規劃和執行實驗，以優化數據的質量。
 

• 兩種技術都對污染很敏感。 因此，儀器和傳感器的表面清潔度至關重要。
• 這兩種方法，尤其是QCM-D測量來說，溫度穩定性非常重要。 應注意激活儀器溫度控制并避免環境溫度的大幅波動。
• 從SE的角度來看，SE數據的建模需要SE參考測量，這些測量提供有關基底、環境介質、吸附物等光學性質的信息以及測量各階段實驗設置引起的其他影響的信息，如圖1所示， 因此必須獲取以下的光譜：

1.  裸基底
2.  裸基底+窗口（空氣環境）
3.  裸基底+窗口（液體環境）（即背景環境）
4.  裸基底+窗口（液體環境），以及處于研究中的分子

• 另一個需要注意的方面是關于時間的度量校準。吸附分子量參數是作為時間的函數計算得到，因此由橢偏術和QCM-D方法獲得的厚度或質量參數需要與時間密切相關。
• 為了便于對各自數據集的分析以及數據的校準，最好獲取至少5 - 10分鐘的基線。

圖1. 安裝有傳感器和SE值測量采集器的橢圓偏振測量模塊的橫截面示意圖。
結束語
QCM-D和橢偏術是兩種互補技術，結合使用可以產生協同效應，比單獨使用這兩種技術更能深入地了解正在研究的系統。了解各自技術的輸出信息，可以獲得吸附分數等附加參數信息。為了優化數據分析，結合兩種技術的需求準備聯合實驗是非常重要的。
下載我們的白皮書，閱讀更多關于數據量化背后的理論，并獲得如何進行QCM-D和橢偏術組合分析的分步步驟。