CH264902A - Verfahren zur Herstellung eines Kristalls. - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung eines Kristalls.



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kristalls, insbesondere eines piezoelektrischen Kristalls, durch Kristallisation auf einem Mutterkristall, welcher in eine gesättigte Lösung des zu kristallisierenden Stoffes eingetauscht ist, sowie eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.



   Piezoelektrische Kristalle werden für viele Zwecke verwendet, beispielsweise für die Steuerung der Frequenz von Sendeoszillatoren, in   Mikrophonen    und Tonwiedergabevorrichtung mit hoher   Aufnahme- bzw.      Vieder-    gabetreue, in Vorrichtungen zur Messung von Drücken, für die Anzeige von Schwingungen in Maschinen oder von Stössen und Erschütterungen in der Erde. In Abhängigkeit des Ver  wendungseweckes    muss der   Kristall    auf gewisse Dimensionen gefertigt werden, um bei einer gegebenen Frequenz oder einem Frequenzbereich zu schwingen.

   Bisher war es üblich, als Ausgangsmaterial einen verhältnismässig grossen Kristall zu verwenden, diesen zuzuschneiden und auf die richtige Grösse zu schleifen, wobei ein entsprechender Verlust an Material und Zeit in Kauf genommen werden musste.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterkristall in einem Strom von übersättigter Lösung von praktisch gleichförmiger Konzentration innerhalb der gesättigten Lösung gehalten wird, und dass der sich ergebende Kristall nach Erreichen einer gewünschten Grösse herausgenommen wird.



   Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.



   Die Zeichnung zeigt ein Gefäss 1, welches wesentlich höher als breit und mit einer wässerigen Lösung des zu kristallisierenden Salzes gefüllt ist, die bei Zimmertemperatur praktisch gesättigt ist. Ein Mutterkristall 2 des Salzes, der vorzugsweise die gewünschte kristalline Orientierung aufweist, wird beispielsweise mittels eines Haares in der Lösung in einer gewünschten Tiefe unterhalb der Oberfläche aufgehängt. Eine poröse   Tragvorricb-    tung 3 aus Gewebe, auf der pulverisierte Kristalle des angewandten Salzes ruhen, wird im obern Teil des Gefässes zweckmässig angeordnet, beispielsweise etwas unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.

   Ein elektrisches Heizelement 4 ist bei oder etwas unter der Vorrichtung 3 angeordnet, um die Temperatur der Lösung in der Nähe der ungelösten Kristalle um einige Grade Celsius über die Temperatur des übrigen Teils der gesättigten Lösung zu erhöhen.



     Wenn    beispielsweise angenommen wird, dass die Temperatur der gesättigten Lösung im Gefäss auf 150 C gehalten wird, so wird das elektrische Widerstandsheizelement so eingestellt, dass die Temperatur desjenigen Teils der Lösung, der mit den auf der Tragvorrich  tung 3 vorhandenen Kristallen in Berührung steht, auf ungefähr 160 C steigt. Die gesättigte Lösung von 160 C weist eine etwas grössere Dichte auf als die gesättigte Lösung von 150 C und senkt sich daher, wodurch ein fallender Strom von übersättigter Lösung   unter    dem Heizelement entsteht. Der Mutterkristall wird daher infolge dieses konstanten Fallstromes von übersättigter Lösung, welche bezüglich des übrigen Teils der Lösung dauernd gleichmässig   übersättigt    ist, weiterwachsen.

   Während des Absinkens des übersättigten Lösungsstromes steigt ein anderer Teil der Lösung, welcher eine geringere Dichte aufweist, in die Höhe und löst weiteres Salz aus der Tragvorrichtung 3. Dadurch ergibt sieh ein kontinuierlicher Kristallisationszyklus.



   Für einen wirksamen Ablauf des beschriebenen Vorganges genügt es gewöhnlich, einen Temperaturunterschied von   1     C zwischen der mit den   Kristallen    in der Vorrichtung 3 in Berührung stehenden Lösung und dem verbleibenden Hauptteil der Lösung   aufrechtzu-    erhalten.. Rund um die Aussenseite des Gefässes 1 sollte vorzugsweise, wenn auch nicht unbedingt, eine gleichmässige Temperatur bestehen. Wenn die Temperatur im Hauptteil der Lösung beispielsweise durch   Kühlung    der Gefässaussenwände fällt, so wächst der Mutterkristall kurzzeitig schneller.

   Wenn jedoch die Temperatur des Hauptteils der Lösung steigt, so stellt sieh eine neue   Sättigungstemperatur    ein, ober solange der Mutterkristall wenige   Eristallfacetten    aufweist, löst er sich nur sehr langsam, während sich die in der Tragvorrichtung vorhandenen und viele Facetten aufweisenden   Kristalle    rascher auflösen und demzufolge auch rasch den   Sättigungszustand    bei der neuen   Temperatur    wiederherstellen.



   Wenn erwünscht, können Kristalle mit   im-    erwünschter Frequenzcharakteristiken geändert werden, indem sie in die Lösung eingetaucht und vergrössert werden.



   Nach Entfernung jedes vollständigen Kristalls aus dem Gefäss ist es nicht nötig, die Lösung neu zu beschicken, um diese weiterverwenden zu können. Es ist lediglich dafür zu sorgen, dass in der Vorrichtung 3 stets ein    angemessener    Vorrat an zerkleinerten Salzkristallen vorhanden ist und dass der Tempe  raturunterschied    zweckmässigerweise innerhalb der erwähnten Grenzen gehalten wird.



   Es versteht sich von selbst, dass die Er  windung    nicht auf die erwähnten konstruktiven Einzelheiten   beschränkt    ist. Während so Kristalle aus Rochelle-Salz oder Natrium    Kallum-Taftrat      (NaKC4H406. 4II20)    gemäss dem beschriebenen Verfahren leicht und wirtschaftlich herstellbar sind, ist die Erfindung auch auf die Vergrösserung und Aufzucht irgendwelcher geeigneter piezoelektrischer und anderer Kristalle anwendbar.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1: Verfahren zur Herstellung eines Kristalls durch Kristallisation auf einem Mutterkristall, welcher in eine gesättigte Lösung des Zll kristallisierenden Stoffes eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterliri- stall in einem Strom von übersättigter Lö Lösung von praktisch gleichförmiger Konzentration innerhalb der gesättigten Lösung gehalten wird, und dass der sieh ergebende Kristall nach Erreichen einer gewünschten Grösse herausgenommen wird.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterkristall in der Lösung aufgehängt wird, dass weiter eine Menge pulverisierten Kristallstoffes über denn Mutterkristall angeordnet wird, und dass die Flüssigkeit um den. genannten pulverisierten Kristallstoff auf einer Temperatur gehalten wird, welche höher als diejenige des Hauptteils der Lösung ist.

   2. Verfahren nach Unteransplueh 1, dadurch gekennzeieknet, dass die Temperatur der Lösung, die den pulverisierten Kristalle stoff angibt, mindestens 10 C höher als diejenige des Hauptteils der Lösung ist, und dass die sich ergebende schwerere, übersättigte Lösung in Berührung mit dem Mutterkristall gebracht wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, zur Bildung eines Rochelle-Salzkristalls, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterkristall aus Rochelle-Salz besteht und in einer gesättigten, auf einer Temperatur von ungefähr 150 C gehaltenen Lösung des genannten Salzes aufgehängt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gefäss zur Aufnahme einer gesättigten Lösung des Kristalistoffes, ein Mittel zur Aufhängun g eines Mutterkristalls innerhalb der Lösung, weiter durch ein Mittel, um pulverisierten Kristallstoff im obern Teil des Gefässes Zu halten, und durch ein Heizmittel zur Erzengung eines Temperaturgradienten zwischen der mit dem Kristallpulver in Berührung stehenden Lösung und dem 3Iutterkristall.