單通道石英晶體微天平的發(fā)展始于上世紀(jì)60年代初期，它是一種非常靈敏的質(zhì)量檢測(cè)儀器，其測(cè)量精度可達(dá)納克級(jí)，比靈敏度在微克級(jí)的電子微天平高1000 倍，理論上可以測(cè)到的質(zhì)量變化相當(dāng)于單分子層或原子層的幾分之一。

       單通道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(hào)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)。

       單通道石英晶體微天平石英材料中的二氧化硅在正常狀態(tài)下, 其電偶極是互相平衡的電中性.  二氧化硅是以二維空間的簡(jiǎn)化圖形. 當(dāng)我們?cè)诠柙由戏郊把踉酉路椒謩e給予正電場(chǎng)及負(fù)電場(chǎng)時(shí), 空間系統(tǒng)為了維持電位平衡, 兩個(gè)氧原子會(huì)相互排斥, 在氧原子下方形成一個(gè)感應(yīng)正電場(chǎng)區(qū)域, 同時(shí)在硅原子上方產(chǎn)生感應(yīng)負(fù)電場(chǎng)區(qū)域。

        相反的情況, 當(dāng)我們?cè)诠柙由戏郊把踉酉路椒謩e給予負(fù)電場(chǎng)及正電場(chǎng)時(shí), 兩個(gè)氧原子會(huì)相互靠近, 氧原子下方產(chǎn)生感應(yīng)負(fù)電場(chǎng),硅原子上方產(chǎn)生感應(yīng)正電場(chǎng).  然而, 氧原子的水平位置變化時(shí), 鄰近的另一個(gè)氧原子會(huì)相對(duì)的產(chǎn)生排斥或吸引的力量, 迫使氧原子回到原來的空間位置。

        因此, 電場(chǎng)的力量與原子之間的力量會(huì)相互牽動(dòng), 電場(chǎng)的改變與水平方向的形變是形成交互作用狀態(tài). 這個(gè)交互作用會(huì)形成一個(gè)在石英材料耗能Z小的振動(dòng)狀態(tài), 只要由電場(chǎng)持續(xù)提供能量, 石英材料就會(huì)與電場(chǎng)之間維持一個(gè)共振頻率. 這個(gè)壓電效應(yīng)下氧原子的振幅與電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)對(duì)二氧化硅的向量角度有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系.在實(shí)際的應(yīng)用上, 電場(chǎng)是由鍍?cè)谑⑿酒系慕饘匐姌O產(chǎn)生, 電場(chǎng)與二氧化硅的向量角度則是由石英晶棒的切割角度來決定。