自從人類第一次拿著一塊石英之后,就已經(jīng)意識(shí)到石英的物理常數(shù)之一就是密度.從那時(shí)起,大多數(shù)石英的物理常數(shù)都已經(jīng)過(guò)研究和測(cè)量.由于實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)經(jīng)常被忽略,即溫度,石英來(lái)源,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)等,因此許多測(cè)量值今天沒(méi)什么價(jià)值.由于過(guò)度孿晶,夾雜物和壓裂,從大多數(shù)位置獲得的石英對(duì)電子應(yīng)用無(wú)用.所有使用的石英都是天然石英,主要來(lái)自巴西.從那時(shí)起,培養(yǎng)石英的藝術(shù)已經(jīng)發(fā)展到今天,培養(yǎng)石英晶振幾乎專門(mén)用于電子應(yīng)用.

任何在石英晶體器件上進(jìn)行計(jì)算的人都需要在他的方程式中使用的物理常數(shù)的數(shù)值.然而,與任何物理常數(shù)一樣,沒(méi)有絕對(duì)值可以分配給石英常數(shù)-基于在受控實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)各種記錄樣品進(jìn)行的大量觀察而得到的"最佳"值.

經(jīng)過(guò)時(shí)間和精力,石英工程師為常用的石英常數(shù)積累了他自己的"最佳"值列表.然而,當(dāng)一個(gè)新的計(jì)算涉及一個(gè)模糊的常數(shù)時(shí),需要進(jìn)行文獻(xiàn)檢索才能找到這個(gè)模糊的值.

命名法

本文所用的"石英"一詞是指在低于573℃的溫度下的電子級(jí)結(jié)晶SiO2,無(wú)論是天然的還是人造的(培養(yǎng)的).歷史上,術(shù)語(yǔ)"水晶","低石英","α石英"或"晶振石英"已被用于"石英".

某些工業(yè)中的現(xiàn)代用法使用術(shù)語(yǔ)"石英"來(lái)指熔融石英的石英,其已被加熱至高于其熔點(diǎn)(1710℃).熔融石英是非壓電和非晶體的;因此,對(duì)石英工程師沒(méi)用.索斯曼說(shuō):"使用單一詞"石英"來(lái)指玻璃質(zhì)二氧化硅不能過(guò)于強(qiáng)烈譴責(zé).它是由粗心或無(wú)知引起的,并且已經(jīng)引起了麻煩的混亂."Sosman建議使用"石英玻璃"或"熔融石英"作為這種材料.

一些石英工程師將培養(yǎng)(人造)石英稱為"合成"石英.合成給出了"不真實(shí)"的內(nèi)涵,因此在這種情況下應(yīng)該避免,因?yàn)榕囵B(yǎng)的石英是"真正的"石英貼片晶振.

這里給出的常數(shù)可能僅適用于最精細(xì)等級(jí)的培養(yǎng)石英,其中最接近模仿天然石英.與其他相同的天然石英裝置相比,由較低質(zhì)量的培養(yǎng)石英制造的裝置具有與天然石英足夠不同的物理常數(shù)以產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差.

實(shí)際設(shè)備

由于任何理論中使用的假設(shè),并且還由于計(jì)算出的裝置具有與測(cè)量的單位不同的幾何形狀(直徑,輪廓,電極尺寸)以產(chǎn)生給定的物理常數(shù),并且由于制造公差(特別是角度)的可能性方向)對(duì)于雙旋轉(zhuǎn)切割,理論上通常不可能預(yù)測(cè)石英器件的行為優(yōu)于約±1/2°的等效角度取向.

一些研究人員使用微波測(cè)量技術(shù)來(lái)確定1英寸精心定向石英晶振樣品立方體的大塊石英的彈性剛度及其溫度系數(shù).其他研究人員呼吁在更長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行更精確的測(cè)量.但是這樣的一組常數(shù)無(wú)法預(yù)測(cè)真實(shí)世界諧振器的行為,其精度優(yōu)于大約30弧分!

為了更好地改進(jìn)理論,有必要(并且將始終是必要的)制造實(shí)際的,真實(shí)世界的設(shè)備的矩陣,所有相同的物理設(shè)計(jì),除了良好控制的方向的輕微變化.

同樣,Adams等使用精確定向的,相同制備的石英晶體諧振器矩陣確定了石英彈性剛度的溫度系數(shù),與Bechmann等人相反.使用各種各樣的中等取向精度的晶體設(shè)計(jì)確定相同的系數(shù).然而,這兩組常數(shù)都不能預(yù)測(cè)實(shí)際制造的SC切割的溫度特性,優(yōu)于等效角度方向的1/2°但兩者都可以用來(lái)預(yù)測(cè)SC切割的溫度曲線的存在和形狀,并且足夠準(zhǔn)確,以便能夠以足夠的精度選擇實(shí)驗(yàn)切割,以便只用一個(gè)"閉合環(huán)"或兩次迭代實(shí)際設(shè)備!還有什么可以問(wèn)的?

總是需要類似的實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)最終定義所需的石英器件取向.(除非理論可以擴(kuò)展到包括邊界條件的現(xiàn)在無(wú)法解決的影響:有限直徑,輪廓表面,薄膜應(yīng)力,安裝應(yīng)力等)

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