Устройство для контроля качествакристаллов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ, Союз Советскнх Соцналнстнческнк Республик(22) Заявлено 21.11.78 (21) 2688704/18-25 с присоединением заявки Йо Н 01 Ь 41/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийТашкентский ордена Трудового Красного Знамени ннстйтут инженеров железнодорожного транспорта(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КРИСТАЛЛОВУстройство 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.30Известны устройства для контроля качества кристаллов, включающие измери" тели внутренних потерь в изготовленных из кристаллов пъезоэлементах при различных температурах и частотах 11 .15Недостатком известных устройств является то, что они содержат сложное лабораторное оборудование и выполнение. контроля качества кристаллов требует много времени, и факти ч .ски сводится к проверке качества готовых изделий;Известно также устройстводля определения качества пъезокварца, .содержащее термостат, установленный в нем держатель кристалла с электродажи, измерители температуры и электриЧеских параметров. Известное устройство позволяет оценить качество пъезокварца по частоте релакса- ЗО ционного максимума тангенса угла диэлектрических потерь при фиксированной температуре. образца 12).Это устройство включает в себя . сложное оборудование, состоящее иэ диапаэонного генератора, мостового измерителя тангенса угла диэлектрических потерь и электронно-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 термостат, установленный в нем держатель кристалла с электродами, измерители температуры и элек- трических параметров, введены неперегружающийся 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 монокристалла и обладающих одинаковым качеством.Устройство содержит графитовые электроды 1, помещенные в термостат 2,кристаллическу;о пластину 3, измеритель 4 температуры, преобразователь 5 напряжения источника питания, неперегружающийся усилитель б 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 истоковым пов - торителем на входе, входное сопромом тивление которого порядка 100 При нагреве кристаллической пластины через нее начинает проходить ток 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 мА при 180-2000 С, а в пластине таких же размеров из синтетического кварца такой ток устанавливается при280-300 С.Таким образом, качествокристалла определяется "пороговой"температурой, при которой показаниястрелочного индикатора 8 достигнутзаданного значения. При этом применяется метод сравнения с показателями известных пластин с учетом типасырья и кристаллографической ориентации пластины. Кривые ионноготока для образцов одинакового качества практически совпадают фиг,2).Контроль качества кристаллов можно.8выполнить при токе 1,5-10) 10 А, дляэтого образцы нагревать достаточнодо 320-3400 С. Следовательно, при 15 использовании предлагаемого устройства образцам одного и того же качества соответствуют одинаковыезначения ионного тока.Предложенное устройство выгодноотличается от известного, так какпозволяет определить качество кристалла при температуре значительноболее низкой, чем температура релаксационного максимума. Результат 25определяется измерением только однойточки, что позволяет значительноупростить и ускорить контроль качества кристаллов.ЗОформула изобретенияУстройство для контроля качествакристаллов, содержащее термостат,установленный в нем держатель кристалла с электродами, измерителитемпературы и электрических пара-.метров, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения контроля, сокращения оборудования и вре 4 О мени измерений,в него введены неперегружающийся усилитель с истоковымповторителем на входе и индикаторзаданного значения ионного тока кристалла, включенные последовательнос электродами в цепь переменноготока промышленной частоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смагин А. Г. Пьезоэлектрические резонаторы и их применение, М.,5 О 1967, с. 151-184,2. Авторское свидетельство СССР.У 375726, кл. Н 01 Ь 21/66, 1971прототип ),.й 2 1 400 Т фиг.Г Составитель Т. Цукинаовхан Техред Е.Гаврилешко Коррек дакт Иван аэ 1 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,25/78 Тираж 795 ИИПИ Государственногопо делам изобрете 3035, Москва, И-.35, Р Подписное омитета СССР й и открытий шская наб., д. 4