DE475567C

DE475567C - Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Elementen

Info

Publication number: DE475567C
Application number: DEI32507D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1927-03-08
Filing date: 1927-10-27
Publication date: 1929-04-30

Description

Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Elementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung piezoelektrischer Elemente. Bekanntlich wandelt solch ein Kristall mechanische Energie in .elektrische Energie um infolge der elektrischen Ladungen verschiedener Polarität, die an den entgegengesetzten Flächen auftreten, wenn er einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird; umgekehrt wandelt solch ein Kristall elektrische Energie in mechanische Energie um_ infolge der in ihm auftretenden Verdichtungswellen, wenn er der elektrischen Beanspruchung eines elektrostatischen Wechselfeldes unterworfen wird. Man hat bisher solch Piezokörper aus dem vollständigen Kristall in bekannter Beziehung zu den optischen und elektrischen Achsen dieses Kristalls geschnitten. Dieses Verfahren verlangt, daß das natürliche Kristall in Platten geschnitten wird, deren Flächen parallel zu gewissen Kristallflächen verlaufen, und daß die aus diesen Platten geschnittenen Blöcke in einen, bestimmten ZV inkel zu den Kanten der Platte stehen.
Erfindungsgemäß wird die Herstellung piezoelektrischer Elemente dadurch wesentlich @erleichtert, daß man das Kristall in Formeiner Platte oder Tafel wachsen läßt, derart, da, das Kristallmaterial in dieser Tafel in derselben Weise orientiert ist, als wenn es aus einem vollständigen Kristall in der üblichen Weise geschnitten wäre. Dieses wird dadurch erreicht, daß ein Samenkristall aus einem Teil eines vollständigen Kristalls derart geschnitten wird, da.ß eine seiner Flächen parallel zu einer gewissen Fläche des vollständigen Kristalls ist und daß ferner das Samenkristall mit dieser Fläche gegen eine von zwei Platten gelegt wird, die in einem Abstand voneinander liegen, der der gewünschten Dicke der herzustellenden Kristalltafel entspricht. Diese Kristalltafel wächst aus dem Samenkristall in einer geeigneten Mutterflüssigkeit unter Bedingungen, die an sich bekannt und weiter unten beschrieben sind. Auf diese Weise ist das Kristall begrenzt zwischen den beiden Platten und kann nur zu einer Tafel von vorher bestirnrnter Dicke anwachsen. Da der Same mit seinem Kristallmaterial wunschgemäß orientiert geschnitten ist und die Kristalltafel dieser Orientierung bei ihrem Wachsen folgt, ist das Ergebniseine Kristalltafel, die derjenigen ähnlich ist, die aus einem vollständigen Kristall geschnitten ist und die nunmehr in der üblichen Weise in Blöcke zerschnitten werden kann.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in vier Abbildungen dargestellt.
Abb. i und z zeigen eine Vorrichtung zum Wachsenlassen von Kristallen. Abb.3 und 4 zeigen ein Rochelle-Salzkristall. Man kann Kristalle von verschiedenen Stoffen dadurch erzeugen, daß man die Temperatur der Lösung oder Mutterflüssigkeit regelt und eine leichte Übersättigung erhält. Wenn man das Maß der Übersättigung sorgfältig unterhalb des Punktes der unregelmäßigen Kristallisation hält, bilden sich vollkommen entwickelte, klare Kristalle von großer Form, die so lange klar und vollständig weiterwacbsen, als das richtige Maß der Übersättigung aufrechterhalten wird.
Abb. i zeigt ,ein Gefäß i mit einer Lösung 2 innerhalb eines Behälters 3, umgeben von einem Heizbad 4, das die Temperatur der Lösung 2 unter Vermittlung einer Heizspule 5 konstant hält. Die Spule wird von einer Stromquelle 6 unter Vermittlung eines thermostatischen Elementes 7 einer Batterie und ekles Relaisschalters g. gespeist, welch letzterer den Heizstrom bei einer gewissen Temperatur des Bades 4 abschaltet. Der Behälter i ruht auf einer Platte io. In die Kristallsalzlösung 2 sina Platten i i eingetaucht, die d ürch Distanzstücke 12 voneinander getrennt sind. Diese Platten bestehen zweckmäßig aus Glas.
Das bisher übliche Verfahren, um Piezoelemente aus einem Rochelle-Salzkristall zu schneiden, soll an Hand der Abb. 3 und 4. erläutert werden, die ein typisches Rocbelle-Salzkristall darstellen, dessen Flächen in der üblichen Weise bezeichnet sind. Die Flächen a, b, c sind zueinander senkrecht. Nachdem diese Flächen in die richtige Lage gebracht sind, -wird eine Tafel 13 von geeigneter Dicke senkrecht zu den Flächen c und b und parallel zu der Fläche a geschnitten. Die Elemente oder Blöcke werden dann von der Tafel 13 senkrecht zu der Fläche a und @entweder parallel oder unter einem beliebigen Winkel zu den Flächen b und c geschnitten.
In Abb.4 sind die Blöcke in punktierten Linien dargestellt, und zwar geschnitten unter 45' zu den Flächen b und c.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Samenkristalle mit deiner Fläche parallel zu der Fläche a des vollkommenen Kristalls geschnitten und dann in die Lösung 2 zwischen die Glasplatten i i mit ihren a-Flächen in Berührung mit der unteren Platte gelegt, wie die punktierten Linien 14 in Abb. 2 zeigen. Unter diesen Bedingungen müssen die Samenkristalle in der Form einer Tafel 15 wachsen, die in jeder Beziehung der Tafel dich ist, die aus dem vollständigen Kristall geschnitten ist. Aus dieser Tafel, kann man nunmehr die Piezoelemente oder Blöcke in der üblichen Weise schneiden. Man erkennt, daß die Herstellung piezoelektrischer Elemente auf diese Weise sehr erleichtert ist, da kein. Schneiden in Ebenen parallel zu 'der a-Fläche des vollständigen Kristalls erforderlich ist.

Claims

PA TENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Samenkristall m eine kristallbildende Lösung zwischen das Wachsen des Kristalls begrenzenden Elementen (Glasplatten) gelegt wird.
2. Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Elementen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß ein Samenkristall mit einer Fläche parallel zu einer Fläche -des vollständigen Kristalls, von dem es genommen ist, geschnitten wird und meine kristallbildende Lösung zwischen Platten mit dieser Fläche parallel zu den Platten gelegt wird, wobei diese Platten. einen Abstand voneinander haben, der der gewünschten Dickendimension der sich bildenden Kristalltäfel entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch _gekdnnzezchnet, däß die Lösung in einem leicht übersättigten Zustand gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch ein die kristallbildende Lösung aufnehmendes Gefäß, in das die das Kristallwachstum begrenzenden Glieder (Glastafeln) in den den gewünschten Dimensionen der sich bildenden Kristalle ,entsprechenden Abständen eingebaut sind.