DE966552C

DE966552C - Anordnung von Quarzkristallen bei Ultraschallsendern

Info

Publication number: DE966552C
Application number: DEE3142D
Authority: DE
Inventors: Adolf Helbig
Original assignee: Electricitaets Gesellschaft Sanitas mbH
Current assignee: Electricitaets Gesellschaft Sanitas mbH
Priority date: 1939-10-17
Filing date: 1939-10-17
Publication date: 1957-08-22

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. AUGUST 1957

E 3142 IX j 42 s

(Ges. v. 15. 7. 1961)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallschwinger mit einem im Ölbad frei gelagerten Quarzkristall. Um bei einem derartig gelagerten Kristall eine Ausstrahlung nur nach einer Seite zu erreichen, ist es bekannt, nur eine Oberfläche des Quarzkristall mit dem schallführenden Medium (öl) in Berührung zu bringen und die andere Oberfläche an ein Medium mit sehr kleinem akustischem Widerstand (z. B. Luft) angrenzen zu lassen, was praktisch so wirkt, als ob kein Schallträger vorhanden sei. Der Quarzkristall muß dabei auf der offenen Seite einer Metalldose gut gedichtet so eng aufliegen, daß kein öl eindringen kann. Um die Schwierigkeit einer guten öldichten Auflage des Quarzkristall auf der Luftkammer zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, über die öffnung der Metalldose eine sehr dünne Kollodiummembran zu spannen, die zur Stromzuführung mit einer dünnen Zinnfolie belegt ist. Auch ist vorgeschlagen worden, bei einem in einem Ölbad frei gelagerten Quarzkristall auf der nicht zur Ausstrahlung dienenden Seite in einem auf die Wellenlänge abgestimmten Abstand eine reflektierende Luftdose anzuordnen, ohne jedoch auf die Frage der Halterung und Spannungszuführung zum Kristall näher einzugehen.

Die Erfindung betrifft einen derartigen Ultraschallschwinger mit einem im Ölbad frei gelagerten

709 642/41

Quarzkristall, bei dem auf der nicht zur Ausstrahlung dienenden Seite des Kristalls eine reflektierende Luftdose angeordnet ist, und besteht darin, daß bei Verwendung einer vollkommen geschlossenen Luftdose sich diese in einem auf die Wellenlänge abgestimmten Abstand vom Kristall befindet und zur Einspannung des Kristalls und zu seiner Stromversorgung auf beiden Stirnflächen des Kristalls je eine Mehrzahl von getrennten Federn

ίο angreifen. Durch diese Anordnung wird die Gefahr einer rein mechanischen Schädigung des Kristalls weitgehend vermindert, Funkenübergänge, die bei den vorhandenen hohen Spannungen den Kristall zerstören können, werden vermieden, der Kristall wird durch eine allseitige Ölumspülung gut gekühlt, die Ultraschallenergie wird nahezu verlustlos nach nur einer Seite auf den zu behandelnden Körper ausgestrahlt.

Bisher ist eine Quarzkristallhalterung bekannt, bei der auf der einen Seite des Kristalls ein plan geschliffener Metallring, auf der anderen Seite eine topfartige Vorrichtung mit ebenfalls plan geschliffenem Rand aufgesetzt ist. Die Teile sind durch Klammern zusammgehalten, und das Ganze ist so in das Ölbad eingesetzt. Bei dieser Halterung liegt auf der einen Seite des Kristalls ebenfalls ein reflektierendes Luftpolster. Es besteht aber stets die Gefahr, daß Öl zwischen die Schliffe eindringt, dabei die reflektierende Wirkung des Luftpolsters aufhebt, vor allem aber zu Funkenübergängen zwischen den Metallringen und dem Kristall Anlaß gibt, die bei den vorhandenen hohen Spannungen den Kristall zerstören. Diese Mangel sind durch die Anordnung gemäß der Erfindung vermieden.

Anordnungen, bei denen der Kristall von ringförmigen Haltegliedern oder auch nur von einem ringförmigen Halteglied getragen ist, sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι zeigt die Gesamtanordnung unter Fortlassung der dem Beschauer zugekehrten Gefäßwand, Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. i,

Abb. 3 einen Teilschnitt durch die Kristallhalterung in gegenüber der Abb. 1 etwas vergrößertem Maßstab.

Die kreisrunde Quarzkristallscheibe 1 mit planparallelen metallisierten Abgrenzungsflächen ist zwischen zwei kreisförmig angeordneten Scharen von Federn 2, 3 in einem Ölbad gelagert. Dabei liegen die Federn, die gleichzeitig als Spannungszuführung dienen, mit ihrem leicht abgerundeten Kopf 4 mit möglichst geringer Fläche auf dem Kristall auf. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich zwischen den Federn und dem Kristall ein Ölfilm bildet, der zu Funkenbildung Anlaß geben kann. Die beiden Federnkränze 2, 3 sind in zwei Ringen 5, 6 angebracht, die sich unter Vermeldung jeglicher Spitzenwirkung nach außen zum Kristall hin verjüngen und schließlich etwa in der Ebene der Begrenzungsflächen des Kristalls mit einem Durchmesser enden, der etwas größer als der Durchmesser der Kristallscheibe ist. Dadurch wird eine günstige Potentialverteilung um den Kristall herum unter Vermeidung jeder Überschlagsgefahr erreicht. Die Ringe 5, 6 sind isoliert in einem ölbehälter/ angeordnet. Über die mittels Isolatoren 8 durch die Wand des Ölbehälters hindurchgeführten Leitungen 9 wird den Ringen 5, 6 die Hochfrequenzspannung zugeführt. Der Ölbehälter ist in der Ausstrahlrichtung der Ultraschallwellen durch eine auf den zu behandelnden Körper 10 aufzusetzende Membran 11 abgeschlossen.

Um eine Ausstrahlung nach der entgegengesetzten Richtung und damit einen Energieverlust zu vermeiden, ist dort eine vollkommen abgeschlossene Luftdose 12 angeordnet. Die nach dieser Seite hin durch den Kristall erregten Ultraschallwellen werden von dem Luftpolster in den Kristall hinein reflektiert. Die nach der anderen Seite abgegebene Nutzstrahlung ist dann am größten, wenn unter Abstimmung des Abstandes der Dose vom Kristall auf die Wellenlänge eine phasenrichtige Rückstrahlung erfolgt. Es ist daher die Luftdose an einem Träger 13 angeordnet, der mittels des Griffes 14 eine Verschiebung der Dose in Achsenrichtung ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:

ι . Ultraschallschwinger mit einem >im Ölbad frei gelagerten Quarzkristall, bei dem auf der nicht zur Ausstrahlung dienenden Seite des Kristalls eine reflektierende Luftdose angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer vollkommen geschlossenen Luftdose diese sich in einem auf die Wellenlänge abgestimmten Abstand vom Kristall befindet und zur Einspannung des Kristalls und zu seiner Stromversorgung auf beiden Stirnflächen des Kristalls je eine Mehrzahl von getrennten Federn angreifen.
2. Ultraschallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn kreisförmig in zwei isoliert im Ölbehälter befestigten, Spitzenwirkungen gegeneinander vermeidenden Metallringen angebracht sind und mit einem kleinen, leicht abgerundeten Kopf mit möglichst geringer Fläche dem Kristall aufliegen.
3. Ultraschallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Ölbehälters eine Vorrichtung vorhanden ist, durch die der Abstand der Luftdose vom Kristall der Wellenlänge entsprechend einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 741 706;
französische Patentschrift Nr. 745 611;
L. Bergmann, Der Ultraschall, 2. Auflage 1939, S. 51 bis 53, 56, 58;
Zeitschrift für Physik, Bd. 105, 1937, S. 659, 669.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©709Ϊ42/41 8.57