DE976111C - Plattenfoermiger piezoelektrischer Schwingkristall - Google Patents

Description

• Plattenförmiger piezoelektrischer Schwingkristall Als Schwingungserzeuger für hohe Frequenzen sind plattenförmige piezoelektrische Schwingkristalle bekannt, die Dickenscherschwingungen ausführen. Bei diesen Kristallen verläuft die Schwingrichtung senkrecht zum elektrischen Feld. Diese Schwingrichtung kann jedoch durch dieses Feld nicht angeregt werden, sondern es werden andere Achsen angeregt, welche um 6o° gegen das Feld geneigt sind, so daß eine Scherschwingung auftritt.
• Dickenscherschwinger werden meist an Stelle von Dickendehnungsschwingern angewendet, da sie eine günstigere Charakteristik bezüglich der Frequenzkonstanz besitzen. Die Erfindung bezieht sich auf die räumliche Lage und Ausbildung der Stromzuführungen und der Halterungen bei einem plattenförmigen piezoelektrischen Kristall dieser Art. Die Anschlüsse sind bekanntlich so anzubringen und die Halterung ist so auszubilden, daß keine nachteilige Beeinflussung der Schwingungseigenschaften des Kristalls hervorgerufen wird. Häufig werden die Anschlußleiter so ausgebildet, daß sie gleichzeitig den Quarz halten. Um eine möglichst geringe Beeinflussung des Kristalls zu erzielen, werden die Verbindungsstellen zwischen Leiter und Elektroden an bzw. in eine Knotenebene des Kristalls gelegt. Es ist auch bekannt, die Anschlußleiter so auszubilden, daß keine Schwingungsenergie vom Kristall auf das Gehäuse übergeht, sondern vom Anschlußleiter aufgefangen wird. ' Es ist bekannt, Schwingquarze, die durch feste Elektroden erregt werden, also keine Metallisierungen tragen, mit einem Fazettenrand zu versehen und die Kristalle in eine Halterung am Facettenrand einzuspannen. Die Halter umschließen den Rand eines beispielsweise linsenförmigen Kristalls von beiden Seiten klauenförmig und liegen auf neutralen nichtschwingenden Punkten auf. Auch bei Dickenscherschwingern, die durch ein elektrisches Feld erregt werden, das senkrecht zur Schwingrichtung des Kristalls verläuft, und bei denen sich eine ruhige Zone entlang des Plattenrandes erstreckt, ist es bereits bekannt, plattenförmige Schwingkristalle durch Einspannen des Plattenrandes zu haltern.
• Nach einer anderen bekannten Art werden die piezoelektrischen Kristallplatten zwischen zwei plattenförmigen Elektroden dadurch befestigt, daß diese Elekroden an ihren Randteilen vorstehende Kanten besitzen, an denen der Rand des Kristallkörpers fest eingespannt ist. Die Elektroden legen hierbei die Kristallplatte nur an der Peripherie, und zwar in Linien parallel zur optischen Achse fest.
• Bei einem plattenförmigen Kristall ist die Dickenscherbewegung mit einer Biegebewegung gekoppelt. Diese Biegebewegung ist von der Form der Kante abhängig. Wird die bekannte Facettenkante gewählt, dann läuft die Biegebewegung in die Facette aus und wirkt an der Kante. Deshalb macht die Halterung des Kristalls Schwierigkeiten, so daß eine Halterung längs der Kante für Dickenscherschwinger meist nicht geeignet ist.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen plattenförmigen, Dickenscherschwingungen ausführenden piezoelektrischen Schwingkristall für hohe Frequenzen, der mit einem Fäcettenrandschliff versehen ist und bei dem die zur Bildung der Elektroden aufgebrachten Metallisierungen an einigen Stellen, die zur Halterung benutzt werden, in begrenzter Ausdehnung auf die Facettenrandfläche übergreifen und dort als Spannungszuführungen dienen.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Schwingkristall als Dickenscherschwinger wirkt, der durch das senkrecht zu seiner Schwingrichtung verlaufende elektrische Feld erregt wird, und daß die Verbindungs- und Halterungsstellen in der durch die Kristallmitte und parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene oder nahe derselben und symmetrisch zu ihr angelegt sind.
• Die Spannungszuführungen und Halterungen können also sowohl in der parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene als auch symmetrisch und unmittelbar benachbart zu ihr angelegt werden. Ferner ist es möglich, an die Facettenrandflächen Anschlußdrähte anzulöten, die sowohl zur Spannungszuführung als auch zur Halterung des Kristalls dienen. Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele des gekennzeichneten Schwingkristalls: Abb. i a zeigt eine Aufsicht, Abb. i b eine Seitenansicht des Schwingquarzes i. .
• Die Facettenrandflächen sind mit 2 und 3 bezeichnet, die Metallisierung wird im Prinzip durch die Facettenrandflächen begrenzt.
• Nur an den Verbindungsstellen 6 und 7 greift die Metallisierung in an sich bekannter Weise auf die Facettenrandfläche über. An diesen diametral gegenüberliegenden Stellen sind die Anschlußleiter 8 und 9 durch Lötung mit den zugehörigen Elektrodenflächen verbunden. Die Richtung der optischen Achse des Quarzes ist mit io bezeichnet. Gleichzeitig kennzeichnet io die parallel zur optischen Achse verlaufende strichpunktiert gezeichnete Symmetrieebene. Die Verbindungsstellen liegen also auf dieser Symmetrieebene und damit in der toten Randzone des Schwingkristalls.
• Die Abb. :2a und :2b zeigen ebenfalls einen Schwingkristall i, der im wesentlichen mit dem in Abb. i dargestellten übereinstimmt. Auch hier werden die Metallisierungen 4. und 5 durch die Facettenrandflächen 2 und 3 begrenzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Verbindungsstellen 6 und 7 auf derselben Seite. Sie sind in bezug auf die Lage der parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene io um einen kleinen Betrag am Umfang gegeneinander versetzt.
• Wie oben geschildert, könnte der Quarz auch durch zwei oder vier Verbindungsstellen -eingespannt und gehaltert werden, und zwar ohne Benachteiligung seiner Schwingeigenschaften durch farmstarre Anschlußleiter. Die feste Einspannung der toten Quarzrandzonen hat so gut wie keinen Einfluß auf die Schwingeigenschaften. Der besondere Vorteil der nach den erläuterten Vorschlägen ausgebildeten Schwingkristalle ist nicht nur Gewährleistung einer von der Einspannung unabhängigen Schwing- und Dämpfungscharakteristik von Kristallen, sondern vor allem auch die Möglichkeit, Schwingkristalle in denkbar stabiler Weise zu haltern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Plattenförmiger, Dickenschwingungen ausführender piezoelektrischer Schwingkristall für hohe Frequenzen, der mit einem Facettenrandschliff versehen ist und bei dem die zur Bildung der Elektroden aufgebrachten .Metalllisierungen an einigen Stellen, die zur Halterung benutzt werden, in begrenzter Ausdehnung auf die Facettenrandfläche übergreifen und dort als Spannungszuführungen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dickenscherschwinger wirkt, der durch das senkrecht zu seiner Schwingrichtung verlaufende elektrische. Feld erregt wird, und daß die Verbindungs- und Halterungsstellen in der durch die Kristallmitte und parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene oder nahe derselben und symmetrisch zu ihr angelegt sind. z. Schwingkristall nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußdrähte, die sowohl zur Spannungszuführung als auch zur Halterung des Kristalls dienen, an den Facettenrandflächen auf die übergreifenden Metallisierungen angelötet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 688369; französische Patentschrift Nr. 667 387; »The Review of Scientific Instruments«, November 1938, S. 341 bis 345; Bergmann, »Der Ultraschall«, 1937, S. 31; Scheibe, »Piezoelektrizität des Quarzes«, 1938 S. 130 bis 145.