石英晶體微天平是一種基于石英晶體的壓電效應(yīng)對其電極表面質(zhì)量變化進(jìn)行測量的儀器。其發(fā)展始于上世紀(jì)60年代初期，是一種非常靈敏的質(zhì)量檢測儀器，其測量精度可達(dá)納克級。

　　石英晶體微天平利用了石英晶體的壓電效應(yīng)，將石英晶體電極表面質(zhì)量變化轉(zhuǎn)化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)等其他輔助設(shè)備獲得高精度的數(shù)據(jù)。

　　QCM 主要由石英晶體傳感器、信號收集、信號檢測和數(shù)據(jù)處理等部分組成。石英晶體傳感器則是其核心的構(gòu)件，其基本構(gòu)造是：從一塊石英晶體上沿著與石英晶體主光軸成35°15'切割(AT-CUT)得到石英晶體振蕩片。[6]在它的兩個(gè)對應(yīng)面上涂敷金層作為電極，石英晶體夾在兩片電極中間形成三明治結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要，還可以在金屬電極上有選擇地鍍膜來進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用。例如，在電極表面加一層具有選擇性的吸附膜，可用來探測氣體的化學(xué)成分或監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況；不同金屬及金屬氧/氮化物鍍膜，以及合金鍍層可用來進(jìn)行金屬腐蝕性能和人工關(guān)節(jié)的排異反應(yīng)研究。而表面修飾生物材料如多肽，生物素等可以讓QCM作為基因傳感器在生物領(lǐng)域的有著廣闊應(yīng)用。[5][7]

　　隨著科技日新月異的發(fā)展，QCM儀器也進(jìn)行了大幅的更新。而與其他儀器的聯(lián)用使得QCM在更多領(lǐng)域發(fā)揮其特長。傳統(tǒng)的QCM儀器流動(dòng)樣品池可以進(jìn)行水相/油相等液相實(shí)驗(yàn)；新式的窗口流動(dòng)池可以與光學(xué)顯微鏡聯(lián)合，同時(shí)觀測諸如細(xì)胞等在芯片表面繁殖的過程；電化學(xué)樣品池可以實(shí)時(shí)檢測吸附樣品阻抗等電化學(xué)性質(zhì)的變化；光學(xué)樣品池可以讓光化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在QCM儀器上變?yōu)榭赡?；而橢偏樣品池，基于橢偏儀原理，可以準(zhǔn)確的測量吸附層的含水量。

　　石英晶體微天平的其他組成結(jié)構(gòu)在不同型號和規(guī)格的儀器中也不盡相同，可根據(jù)測量需要選用或聯(lián)用。一般附屬結(jié)構(gòu)還包括振蕩線路、頻率計(jì)數(shù)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等；另外經(jīng)常加裝一些輔助輸出設(shè)備，例如顯示器、打印機(jī)等。