QuartzCom天然石英晶体SMX-3S测量和频率控制新时代所需的基本知识

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从天然石英到精密计时

1880年居里兄弟描述了压电效应。这是开启时间测量和频率控制新时代所需的基本知识。

直到20世纪60年代，天然石英还被用作原材料晶体的生产。但是乔治·斯佩齐亚已经发现了 1900年在意大利都灵大学石英。他的高压灭菌器很小，是气体加热的。他制作了 第一个可用的人造石英石。石英晶振的生长是不可能的由熔化的材料制成。石英的反转点在 573 ℃,其中结构从低温α 石英(压电)到高温β石英(不再 压电)。在从高温到低温的过程中，晶体追溯到阿尔法石英结构。而是来自阿尔法石英 存在两种结晶学 版本，右手左手水晶。 这产生了双胞胎，意味着水晶的一部分被留下了 另一部分是右撇子。这给出了一个完全不同的行为最终产品。这样的水晶已经没用了敬水晶行业。

要开始生长一种新晶体，需要一种非常好的材料。种子质量决定了晶体生长的质量。第一代的种子大部分是从自然中产生的石英晶体。所以在这个过程中使用了少量的天然石头。

今天的高压灭菌器有更大的 尺寸，最大高度 几十米和一个或 直径更大。这 内在条件保持不变 100多块也一样 年，压力2000巴 和370摄氏度的温度 电热提供了正确的 温度和生长 时间从几个星期开始 最长一年，取决于 最终宝石的大小和质量。电力的消耗构成了能源消耗的主要部分 材料价格。

人造石英晶体比天然石头有许多优点。只有一种类型，右手石英贴片晶振，就产生了。在这种情况下，所有晶体切割的方向和方向完全安全。内含物较少，没有孪晶和aQ值的保证。在天然水晶上看起来像一个鸡蛋，主轴带有光学 必须找到方法。接下来是 寻找内含物，然后切割 X射线控制切片。通过蚀刻控制孪晶 图片也必须做。那要花很多时间。 产量是不可重复的

这与合成晶体不同。产量并不更多地取决于材料，而仅仅取决于所使用的材料流程。如今，双旋转切割的高精度晶体要求非常严格的公差。高的 所有切割和研磨过程中的精度是必要的，并提高了对测量的要求 技术也是。两个旋转方向和频率的角度公差范围为0.002度 必须在大规模生产过程中测量ppb范围内的精度。这比在 半导体工业。对于空间应用，材料必须通过一个额外的过程，即 清扫。这个过程是一个高温下的电扩散过程，可以除去不需要的离子 材料。这需要几个星期，是一个非常困难的过程。该过程对于减少 高能辐射对晶体频率的影响。

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没有振荡器的石英晶体的第一次使用是所谓的电致发光晶体。这种类型 用于控制大型LC稳定无线电台的频率。气体中的晶体 环境，在共振的情况下，让电流通过。这允许它开始气体放电气体开始发光。

晶体的真正使用始于20世纪20年代电子石英晶体振荡器的发展。从这个用电场刺激机械振动是可能的。的稳定性 现在可以使用机械振动。第一个谐振器和今天使用的大多数谐振器是体声波谐振器(BAW)。后来还使用了另一种效应，表面声波谐振器(声表面波)。在声表面波上，用特殊波形的表面传播来代替音量震动。SAW主要用于过滤应用。

加速晶体生长的重要时期 发展和生产是第二次世界大战冷战后。水晶被用于通讯系统和雷达。后来全球定位系统被 建成了。所有这一切都需要非常精确的计时。首批之一 大规模生产的晶体是所谓的“通道晶体” 交流。它有标准的尺寸并被生产出来 来自不同的工厂用于相同的用途

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石英晶体电子表最早用于 天文目的。开始的时候，一个人坐满了整个房间。随着 集成电路的发展手表的晶体必须适合手表。的生产 微型音叉已经开始。

瑞士进口QuartzCom石英通晶振今天的晶体尺寸是标准化的，尺寸小至2x2mm，高度低于1mm， 这种非常小的晶体不能满足与较大晶体相同的规格。应用程序确定 石英晶体的大小。BAW谐振器覆盖了从低kHz(尤其是时钟 晶体)以及高达几百MHz的频率， 并且超过1GHz是可能的。在……里 现代世界的石英晶体是 在许多应用中使用。开始 从腕表到 手机，电脑，电视， 洗衣机、汽车、飞机和 直到我们使用的卫星 至少有一个晶体 每个应用程序。今天的高点 精密时钟现在使用其他类型 基本振动。这些是 不再有机械振动，但是 是原子上的电子跃迁 基础，就像铷钟。这些 时钟具有更好的长期稳定性。 但是他们没有达到短时间 高的稳定性(相位噪声) 精密石英振荡器。

石英晶体或具有多个电极的晶体的组合被用作频率滤波器 质量因素。这主要用于电信系统中分离频道。

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另一个应用领域是传感器应用。特殊的谐振器设计允许应用为 温度传感器、质量传感器、压力传感器等。所有这些参数都可以很容易地链接到振动器的频率变化。一个非常常见的应用是真空中的薄膜厚度传感器 蒸发系统。利用施加质量的频率变化效应，一个非常简单的薄膜厚度 测量是可能的。取决于晶体振动器的基频，质量 灵敏度可以达到原子层的数量级

石英晶体晶振制造商在当今世界随处可见，但我们并没有注意到它们。仅当以下情况之一 它们坏了，我们的手机、洗衣机、汽车都不能用了。没有石英晶体的所有通信世界将会停止。看看这个小元件，它的机械精度精确到原子层，并了解自己有多少工作，技术和精度是必要的产生这些晶体中的一个。