Устройство для контроля качестваКРиСТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК H01L41/22 

.. . 1

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

Изв1естны устройства для контроля качества кристаллов , включающие измер тели внутренних потерь в изготовленны из кристаллов п-ьезоэлементах при различных температурах и частотах l .

Недостатком известных устройств является то, что они содержат сложное лабораторное оборудование и выполнение, контроля качества кристаллов требует много времени, и фактич ски сводится к проверке качества готовых изделий.

Известно также устройство для определения качества пьезокварца, .содержащее термостат, установленный в нём держатель кристгшла с электродс1МИ, измерители температуры и электри Гёских параметров. Известное устройство позволяет оценить качество пьезокварца по частоте релаксационного максимума тангенса угла диэлектрических потерь при фиксированной температуре, образца 2 .

Это устройств.о включает в себя . сложное оборудование, состоящее из диапазонного генератора, мостового измерителя тангенса у.гла диэлектрических потерь и элекз 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 термостат, установленный в ней держатель кристалла с электродами, измерители температуры и электрических параметров, 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.

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,кристаллическую 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 А, 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 повторителем на входе, входное сопротивление которого порядка . При нагреве кристаллической пластины через нее начинает проходить ток вслолствие возрастания ионной провсздимости. После усиления и выпр ямлония выпрямителем 7 ток попадает в индикатор 8.

Известно, что возрастание концентраций примесей и дефектных ценров в структуре кристаллического кварца приводит к уменьшению возбудмости колебаний пъезоэлементов в схеме генератора и одновременно к пвышению температуры, при котором ионный ток кристалла достигает заданного значения. Так у пластин, выполненных из высококачественного природного кварца, ионныйток сетевой частоты (50 Гц) при напряженности электрического поля в кристалле 100 В/мм достигает величины 10 м при 180-200 С, а в пластине таких ж размеров из синтетического кварца

такой ток устанавливается при 280-ЗОО С .Таким образом, качестве-) кристалла определяется пороговой температурой, при которой показания стрелочного 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 ка0чества практически совпадают (фиг.2). Контроль качества кристаллов можно выполнить при токе 5-10) , для этого образцы нагревать достаточно до 320-340 0. Следовательно, при

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

Предложенное устройство выгодно

0 отличается от известного, так как позволяет определить качество кристалла при температуре значительно более низкой, чем температура релаксационного максимума. Результат определяется измерением только одной

5 точки, что позволяет значительно упростить и ускорить контроль качества кристаллов.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества кристаллов, содержащее термостат, установленный в нем держатель кристалла с электродами, измерители температуры и электрических пара-, метров, отличающееся тем, что, с целью упрощения контроля, сокращения оборудования и времени 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- А. Г. Пьезоэлектрические резонаторы и их применение, М.,

1967, с. 151-.184-.

2.Авторское свидетельство СССР № 375726, кл. Н 01 L 21/66, 1971 (.прототип).

10-8 A3 30

zo

fO

т

400 ТС

3SQ Фиг2