Способ оценки качества кристаллов

Способ оценки качества кристаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

007694l5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.07.78 (21) 2639764j18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. Кл.э

G 01N 21/l7

Государственный комитет

СС,СР (53) УДК 535.8(088.8) ио делам иэобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. Е. Хаджи, М. И. Самойлович, О. М. Орлов, Л. И. Цинобер и Л. А. Гордиенко

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт синтеза минерального сырья

КАЧЕСТВА КР И СТАЛЯ О В (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ

Изобретение относится к способам определения качества кристаллов, широко применяющихся в различных отраслях промышленности, в частности в радиотехнике и электронике. Рассмотрим различные методы оценки качества кристаллов на примере кристаллов пьезокварца, для которого известно несколько способов определения качества. Применяемый в настоящее время (согласно действующим ТУ на синтетический кварц) способ определения качества пьезокварца по декременту затухания свободных колебаний пьезоэлементов требует больших трудозатрат при изготовлении испытуемых образцов-резонаторов; это связано со значительными техническими трудностями при их изготовлении и приводит к недостаточной высокой воспроизводимости результатов испытаний.

Известен способ оценки качества кристаллов по измерению частоты релаксационного максимума тангенса угла диэлектрических потерь при фиксированной температуре (1). Недостаток его заключается в в том, что различия в энергиях активации (по которым фактически производится оценка, поскольку положение частоты релаксационного максимума определяется именно этой величиной) для кристаллов высокого качества невелики и это приво2 дит к снижению точности и надежности оценки высокодобротного кварца, особенно оптического качества.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки качества кристаллов, содержащих различные пирамиды роста, например, по поглощению электромагнитного излучения (2).

10 Недостатком способа является недостаточная чувствительность и надежность определения качества, особенно для кристаллов, выращенных методом гидротермального синтеза. Эти кристаллические матери15 алы имеют столь высокое качество, что оценка различий в их свойствах представлчет значительные трудности.

Целью изобретения является создание способа оценки качества кристаллов, обла20 дающего повышенной чувствительностью и надежностью оценки.

Эта цель достигается тем, что оценка качества кристаллов производится не по характеристикам основных пирамид роста

25 кристаллического материала, который используется при изготовлении изделий, а посредством измерения физических характеристик кристаллического материала из вторичных пирамид роста, отличающихся

20 от основных кристаллографическими ин769415

40

65 дексами и выросших одновременно и в тех же условиях, но обладающих большой чувствительностью своих физических свойств от условий роста.

Кроме того, при оценке качества кристаллов синтетического кварца, состоящих из основных пирамид роста пина коида (0001), оценку качества пирамиды (0001) производят посредством измерения характеристик кристаллического материала пирамиды (1120) .

Гидротермальным или растворрасплавным методом (когда на кристаллах хорошо заметно секториальное строение вследствие наличия различных пирамид роста) выращиваются кристаллы для оптической, ювелирной и пьезооптической промышленности. Поэтому на примере кварца можно рассмотреть особенности предлагаемого способа оценки качества кристаллов.

Многочисленные сравнительные измерения оптических и механических характеристик образцов, вырезанных из одного и того же кристалла из основной пирамиды роста кварца — пинакоида и неосновных (вторичных) пирамид роста (например, (+х), < — х), (+s) ) показали следующее. Вторичные пирамиды роста обладают большей чувствительностью к условиям роста, а именно изменения любого параметра (пропускание в ультрафиолете или в инфракрасной области, добротность и т. д.) происходят в большем интервале, чем для аналогичных параметров основной пирамиды роста. Это приводит к тому, что оценка качества кристаллов, выросших в разных, но близких условиях, становится невозможной, так как существующие методы оценки (посредством измерения добротности, тангенса угла диэлектрических потерь, поглощения в инфракрасной области) дают одинаковые параметры (в пределах существующих точности и погрешности измерений) для фактически разных кристаллических материалов. В то же время, если измерения вести на материале из вторичных пирамид роста (из того же кристалла), то, используя эти же методы, можно оценить различия в свойствах кристаллов, выросших в близких физико-химических условиях. Последнее очень важно в практике синтеза и в использовании кристаллов в особо ответственных изделиях.

На фиг. 1 представлен схематический разрез кристалла синтетического кварца; на фиг. 2 — график зависимости среднего оптического пропускания (Т, %) в области о

2000 †30 A во вторичной, неосновной, пирамиде роста ((+х)) от среднего оптического пропускания (Т, %) в области о

2000 — 3000 А в основной пирамиде роста (пинакоид); на фиг. 3 — график зависимости добротности пьезоизделия из основной пирамиды роста (пинакоид) AT, 1 мГц от оптического поглощения в ИК-области (— 3385 см — ) во вторичной (неосновной) пирамиде роста.

Если оптическое пропускание (см. фиг.3), для основной пирамиды роста меняется в интервале 88 — 96%, то аналогичная характеристика для неосновной пирамиды роста меняется (для тех же кристаллов) в значительно более широком интервале. На фиг. 2 аналогичным образом изменению добротности пьезоизделий из основной пирамиды роста от 4 до 6 миллионов (т. е. в 1,5 раза) соответствует изменение поглощения в ИК-области для образцов из вторичной пирамиды роста от 0,2 до 0,7 см — (т. е. в 3,5 раза). Для образцов из основной пирамиды роста поглощение в ИК-области меняется тоже приблизительно в

1,5 раза. Таким образом, в качестве критерия оценки качества необходимо выбирать поглощение в определенном спектральном диапазоне (в зависимости от оптических свойств кристаллов и целей его использования) во вторичной пирамиде роста. Этот параметр путем построения соответствующих зависимостей можно связать с другими параметрами, характеризующими кристаллический материал из основной пирамиды роста.

Эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении чувствительности и надежности определения качества кристаллов, а также возможностью оценки различий в качестве кристаллов, выращенных в близких физико-химических условиях.

Формула изобретения

1. Способ оценки качества кристаллов, содержащих различные пирамиды роста, например, по поглощению электромагнитного излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности определения, оценку качества кристаллических материалов основных пирамид роста производят посредством измерения характеристик кристаллического материала в неосновных пирамидах роста с кристаллографическими индексами, отличающимися от кристаллографических индексов основных пирамид роста, кристаллический материал которых используется при изготовлении изделий.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что при оценке качества кристаллов синтетического кварца, состоящих из основных пирамид роста пинакоида (0001), оценку качества пирамиды (0001) производят посредством измерения характеристик кристаллического материала пирамиды (1120).

7.69415

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 375726, кл. Н 011 21/66, 1970.

Втуичньи пирапиоы х) Л7лраок

Оснооные пираииоы (c) из которых изговаб идаю п оптические и пьезоэлек прические изделия фиг 1

Я 90 57 Я4

Среднее оптическое прспускание (T, %)

Ю оЬасюи 2000-3030К д осно1нои пираии8е pocma (пинакои8)

Фиг. Г х

< с v

gCp

Ь с

70 с

Ъ,сь Ъ ю Ь с

%з Ъ 50 ф,с

% сь съ

2. Патент США № 3351757, кл. 250—

83.3, 1967.

769415 о,2 па оК

Опп ическое пагиашение д ИК- еБаспи (ЛУ8о см - ) 60 //туичнеи (неесне5наи( арамисе распуа, см фиг. у

Составитель Н. Морозов

Техред О. Павлова

Редактор О. Филиппова

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2265/12 Изд. 522 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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