Устройство для контроля качествакристаллов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ, Союз Советскнх

Соцналнстнческнк

Республик он805452 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 21. 11, 78 (2l ) 2688704/18-25 с присоединением заявки №

Н 01 Ь 41/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 5З7.228.1 (088.8) Опубликовано 150281. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 15 ° 02. 81

Л. Б. Чубаров, Л. Н. Цветкова и A. С. Иван6в (72) Авторы .изобретения р: 1

1 л »сн ) тк т !

Ташкентский ордена Трудового Красного Знамени инстйтут " ----- инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

КРИСТАЛЛОВ

Устройство предназначено для контроля качества кристаллов, в частности кварца, и может быть использовано в геологических партиях, осуществляющих разведку полезных ископаемых,. на.предприятиях, выращивающих монокристаллы и изготавливающих из них различные изделия, например кварцевые резонаторы.

Известны устройства для контроля качества кристаллов, включающие измерители внутренних потерь в изготовленных из кристаллов пъезоэлементах при различных температурах и частотах (1$ . 15

Недостатком известных устройств является то, что они содержат сложное лабораторное оборудование и выполнение. контроля качества кристаллов требует много времени, и факти- 2О ч ски сводится к проверке качества готовых изделий;

Известно также устройство для определения качества пъезокварца, .содержащее термастат, установленный в нем держатель кристалла с электродажи, измерители температуры и электрических параметров. Известное устройства позволяет оценить качест-во пъезокварца по частоте релакса- ЗО ционного максимума тангенса угла диэлектрических потерь при фиксированной температуре. образца (2) .

Это устройство включает в себя . сложное оборудование, состоящее иэ диапаэонного генератора, мостового измерителя тангенса угла диэлектрических потерь и элек ронно-счетного частотомера. Процесс измерения сложен, так как необходимо строить кривую зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от .частоты при фиксированной температуре и определять частоту релаксационного максимума у 15-ти образцов, после чего результаты .измерений усредняются.

Измерения проводятся при высокой температуре, что усложняет устройство, повышает его стоимость и стоимость операции контроля качества кристаллов.

Цель изобретения — упрощение контроля, сокращение оборудования и времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее термастат, установленный в нем держатель кристалла с электродами, измерители температуры и элек- трических параметров, введены не805452 персгружающийся усилитель с истокавым повторителем на входе и индикатор заданного значения ионного тока кристалла, включенные последовательно с электродами в цепь переменного тока промышленной частоты.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 — график зависимости ионного тока от температуры для двух кварцевых пластин, вырезанных по одной и той же технологии .из одного монакристалла и обладающих одинаковым качеством.

Устройство содержит графитовые электроды 1, помещенные в термастат 2,кристаллическу;о пластину 3, измеритель 4 температуры, преобразователь 5 напряжения источника питания, неперегружающийся усилитель

6 с истоковым повторителем на входе, выпрямитель 7, индикатор 8.

Устройство работает следующим образом.

К кристаллической пластине 3, температура которой определяется измерителем 4, подводится переменное напряжение промышленной частоты от вторичной обмотки силового трансформатора преобразователя 5 напряжения источника питания. Последовательно с кристаллической пластиной

3 включена входная цепь неперегружающегося усилителя с истокавым пов— тарителем на входе, входное сопромо м тивление которого порядка 100

При нагреве кристаллической пластины через нее начинает проходить гок вследствие возрастания ионной проводимости. После усиления и выпрямления выпрямителем 7 ток попадает в индикатор 8.

Известно, что возрастание концентраций примесей и дефектных центров в структуре кристаллического кварца приводит к уменьшению возбудимости колебаний пьезоэлементов в схеме генератора и одновременно к повышению температуры, при которой ионный ток кристалла достигает заданного значения. Так у пластин, выполненных из высококачественного

- с природного кварца, ионный ток сетевой частоты (50 Гц) при напряженнОсти э.пектрического поля в кристапле 100 В/мм достигает величины 10 мй при 180-2000С, а в пластине таких же размеров из синтетического кварца такой ток устанавлива .тсH ири

280-300 С.Таким образом, качества кристалла определяется "пороговой" температурой, при которой показания стрелочнога индикатора 8 достигнут заданного значения. При этом применяется метод сравнения с показателями известных пластин с учетом типа сырья и кристаллографической ориентации пластины. Кривые ионного тока для образцов одинакового качества практически совпадают (фиг.2).

Контроль качества кристаллов можно

-8 выполнить при токе (5-10) 10 А, для этого образцы нагревать достаточно до 320-3400С. Следовательно, при

15 использовании предлагаемого устройства образцам одного и того же качества соответствуют одинаковые значения ионного тока.

Предложенное устройство выгодно отличается от известного, так как позволяет определить качество кристалла при температуре значительно более низкой, чем температура релаксационного максимума. Результат

25 определяется измерением только одной точки, что позволяет значительно упростить и ускорить контроль качества кристаллов.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества кристаллов, содержащее термастат, установленный в нем держатель кристалла с электродами, измерители температуры и электрических пара-. метров, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения контроля, сокращения оборудования и вре4Q мени измерений,в него введены неперегружающийся усилитель с истоковым повторителем на входе и индикатор заданного значения ионного тока кристалла, включенные последовательно с электродами в цепь переменного тока промышленной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смагин A. Г. Пьезоэлектрические резонаторы и их применение, М., 5О 1967, с. 151-184.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 375726, кл. Н 01 L 21/66, 1971 прототип ).. й2 / фиг.Г

Составитель Т. Цукина

Редактор Л. Повхан Техред Е.Гаврилешко Корректор Л. Иван

Заказ 10925/78 Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4