DE480110C - Einrichtung zur Sichtbarmachung von piezoelektrischen Resonanzerscheinungen mittels Leuchterscheinungen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Sichtbarmachung von piezoelektrischen Resonanzerscheinungen mittels Leuchterscheinungen Es ist bekannt, daß Quarzkristall stark piezoelektrisch wirkt, wenn z. B. eine Platte in einer bestimmten Lage zur optischen Achse herausgeschnitten wird. Es gibt verschiedene Methoden, um die Schwingungsfähigkeit des Kristalls zu untersuchen und zu beobachten; z. B. treten an der Oberfläche des Quarzes mikroskopisch kleine Fünkchen auf, wenn derselbe in ein elektrisches Feld gebracht wird und die Belege desselben nahe genug angeordnet sind. Diese Methode hat jedoch den Nachteil; daß der Kristall leicht zerplatzt, sobald die Fünkchen ein gewisses Maß überschreiten und die Spannung zu groß geworden ist. Den Quarz selbst in ein evakuiertes oder gasgefülltes Glasgefäß anzuordnen, macht die Untersuchung zu umständlich und langwierig. Nach diesem Verfahren werden durch die piezoelektrischen Spannungen, die infolge der Deformation der Schwingungen des Kristalls auftreten, Leuchterscheinungen erzeugt. Wenn nach diesem Verfahren ein Quarzkristall- auf eine bestimmte Frequenz abgeglichen werden soll, ' so geschieht dies so, daß der bereits in ein Entladungsgefäß eingeschlossene Kristall in einen vom Sender erregten Prüfungskreis eingeschaltet wird. Mit Hilfe eines Präzisionswellenmessers oder bereits geeichten piezoelektrischen Frequenznormals kann nun aus der beim Aufleuchten des Kristalls gegebenen Stellung der Abstimmittel die tatsächliche Eigenfrequenz des Kristalls ermittelt werden. Entspricht sie nicht der gewünschten Frequenz, so kann der Kristall nachgeschliffen werden. Zu diesem Zwecke muß er evtl. mehrfach aus dem Entladungsgefäß herausgenommen werden. Dieses Verfahren ist also in der Tat zeitraubend und unbequem.
• Es wurde nun bereits vorgeschlagen, den abzugleichenden piezoelektrischen Kristall in Reihe mit einer Glimmlampe in den Prüfungskreis einzuschalten. Das Justierungsverfahren mit dieser Vorrichtung ist sehr ungenau, da als Resonanzphänomen nicht das von G i e b e und Scheibe entdeckte bekannte Quarzleuchten benutzt wird, sondern das gewöhnliche Glimmleuchten. Hier wirkt die piezoelektrische Spannung des in Resonanzbefindlichen Kristalls als eine Zusatzspannung zur Erregerspannung. die normalerweise kleiner ist als das Minimumpotential der Entladungsröhre. Erst beim Entstehen einer piezoelektrischen Spannung wird dieses Minimumpotential erreicht. bzw. überschritten, so daß eine Entladung mit begleitender Leuchterscheinung in an sich 'bekannter Weise auftritt. Dieses Verfahren erwies sich in der Praxis als ungeeignet, da die an dem Quarz auftretende Spannung, welche das Aufleuchten der Glimmlampe bewirken soll, so groß sein muß, daß die auf Grund des Piezoeffektes ursächlich mit den bewirkten elektrischen Spannungen verknüpften elastischen Spannungen den Kristall zerstören.
• Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß das Quarzleuchten in der Weise benutzt, daß durch unmittelbare Anordnung einer gasgefüllten Glasröhre neben einem im elektrischen Feld in Resonanz befindlichen Quarzkristall oder umgekehrt durch das piezoelektrische Feld des Kristalls im Entladungsgefäß ein Aufleuchten des Gases bewirkt wird. Die Gasfüllung wird älso von dem piezoelektrischen Feld des Kristalls durchsetzt. Dieser selbst ist jedoch außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet. Auf diese Weise erhält man ein einfaches Justierungsverfahren für piezoelektrische Kristalle.
• Das Wesen der Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Die prinzipielle Anordnung einer Einrichtung gemäß der Erfindung zeigt Abb. i. Zu diesem Zwecke ist der zu untersuchende Kristall außerhalb an der Wand eines z. B. mit verdünntem Helium-Neon-Gas gefüllten Glasgefäßes zwischen zwei Elektroden eines elektrischen Feldes angeordnet, wobei i die Elektroden, 2 die gasgefüllte Röhre, 3 den Quarzkristall, q. eine Kopplungsspule darstellen.
• In Abb. 2 ist die Anordnung so getroffen, daß eine der Elektroden in eine Einstülpung der gasgefüllten Röhre hineinragt.
• In Abb. 3 ist die eine Elektrode 5 in die Röhre eingeschmolzen.
• Eine weitere Ausführungsmöglichkeit zeigt Abb. q., welche die schematische Anordnung eines unveränderlichen Quarzresonators darstellt. Zu diesem Zweck ist der Abstand der Elektroden genau fixiert und der Quarzkristall 3 luftdicht durch einen Verschluß i abgeschlossen.
• Abb.5 zeigt eine gleiche Anordnung mit Hilfselektroden zur Steuerung sekundärer Stromkreise. Hier sind an der dem Kristall 3 benachbarten Stelle innerhalb des Gefäßes a außer der Elektrode 5 die Hilfselektroden 6 und 7 angeordnet. Infolge der durch den schwingenden Kristall eingeleiteten Ionisierung geht zwischen den Elektroden 6 und 7 ein Strom über. Dieser Stromübergang kann in irgendeiner Weise zu einer Schalterbetätigung ausgenutzt werden.
• Die Erfindung ist keineswegs auf die räumliche Anordnung der Abb. i bis 5 beschränkt. Während bei diesen Abbildungen zwischen zwei. Elektroden der Kristall und eine Gasfüllung ganz oder teilweise liegen, ist in den Anordnungen der Abb. 6 bis 8 gezeigt, daß räumlich die Glasröhre neben dem Kristall liegen kann.
• Im einzelnen ist in Abb. 6 das Gefäß 2 mit den Elektroden i o, i o parallel zu dem Kristall i mit den Elektroden i, i angeordnet. Die Annäherung des Kristalls 3 an die Glasröhre erfolgt hier seitlich von der Entladungsbahn des Gefäßes 2, nämlich an der Stelle A. Ist der Kristall zur elastischen Eigenschwingung erregt, so wird unter dem Einfluß des piezoelektrischen Feldes das Gefäß lokal zu einer Leuchterscheinung erregt, ohne daß Glimmentladung zwischen den Elektroden io, io übergeht.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 7. Hier ist nur eine einzige Elektrode i für den Kristall 3 vorgesehen. Dieser selbst ist in einer Einbuchtung des Entladungsgefäßes 2 gehaltert. Auch bei dieser Anordnung entsteht an der Stelle .A bei richtiger Ankopplung im Falle der Resonanz ein lokales Aufleuchten ohne Glimmentladung zwischen den Elektroden io, io.
• In Abb. 8 ist die Gasfüllung überhaupt nicht in die Strombahn des Piezokristalls eingeschaltet, wohl aber dem piezoelektrischen Feld ausgesetzt. Hier ist ebenso wie in den Abb. i bis 5 nur ein einziges Elektrodenpaar i, i für das Entladugsgefäß 2 und den Piezokristall 3 vorgesehen." Ist der Kristall zu elastischen Longitudinal-und Transversalschwingungen erregt, so durchsetzt das piezoelektrische Streufeld die Gasfüllung und bringt diese an der Stelle A zum Aufleuchten.
• Die Erfindung ist keineswegs auf diese Anordnung beschränkt. Wesentlich für die Erfindung ist, daß das piezoelektrische Feld eines außerhalb einer gasgefüllten Glasröhre angeordneten Kristalls diese durchsetzt und so bei Resonanz das Quarzleuchten bewirkt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung, zur Sichtbarmachung von piezoelektrischen Resonanzerscheinungen mittels Leuchterscheinungen, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe des in Resonanz erregten Quarzkristalls eine gasgefüllte Röhre angeordnet ist, die durch das piezoelektrische Feld des Kristalls zum Aufleuchten kommt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden des Piezokristalls sich in der gasgefüllten Röhre selbst befindet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der gasgefüllten Röhre mehrere Hilfselektroden angeordnet sind, die zur Auslösung von sekundären Effekten dienen, wenn durch das piezoelektrische Feld des Kristalls die Ionisierung -des Gases eingeleitet ist.