JPS5814588A - Implement having piezoelectric element - Google Patents

Implement having piezoelectric element

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Publication number
JPS5814588A
JPS5814588A JP57110574A JP11057482A JPS5814588A JP S5814588 A JPS5814588 A JP S5814588A JP 57110574 A JP57110574 A JP 57110574A JP 11057482 A JP11057482 A JP 11057482A JP S5814588 A JPS5814588 A JP S5814588A
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JP
Japan
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piezoelectric
crystal
group
quartz
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP57110574A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ギユンタ・エンゲル
ペ−タ・クレンプル
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ζの発vA#i、圧電特性の利用される圧電素子備え込
みsAl特にあげるならば、超音波変換器、超音波変換
器、一響パルス発生器、音響偏向l1音響資調一、結晶
発振器、周波数標準器、時計、タイマ、表li#jLs
具、#IIF質発生器、スパッタ器具、デジタル湿度計
、マイクロ計*1マイクロホン、水中!イクロ±ン、お
よび、力とか加速度とか圧力上かいつえよラな物理量測
定用の測定値置換Sにかかるものである。
Detailed description of the invention: ζ generation vA#i, piezoelectric element equipped sAl utilizing piezoelectric properties, in particular, ultrasonic transducer, ultrasonic transducer, one-sound pulse generator, acoustic deflection l1 acoustic Equipment, crystal oscillator, frequency standard, clock, timer, table li#jLs
Tools, #IIF quality generator, sputtering equipment, digital hygrometer, micrometer*1 microphone, underwater! This is related to the measurement value replacement S for measuring various physical quantities such as electrons, force, acceleration, and pressure.

圧電農具に求められるいろいろなll氷は、そ造門靜中
専門技術によって温良される仁とが□多2−いうぃ菖K
fiっ館.も。アああ。、ゆ、、クか蝶、実際上すべて
の圧電#AK共通である。
The various types of ice required for piezoelectric agricultural tools are heated by the specialized technology of Seizunaka.
Fi-kan. too. Ah ah. , Yu, Ku or Butterfly is common to virtually all piezoelectric #AK.

すなわち、圧電素子に対するつぎOような事項であるJ L 対温度安定性 龜 「示性数」の温度依存性の小さいこと亀 高いQ値 表 機械的および化学的な安定性 翫 加工性の良いこと 亀 安あがプな合aS造性 乳 ビ讐篭気のないこと その対温度安定性というものは、ただ圧電特性について
だけではなしに、その圧電材のそれ以外のいろいろを物
理特性につiでのものでもある拳 なかでも特にあげる
ならば、弾性と誘電性との特性である。 現在知られて
いる圧電素子にくらべての対湿度安定性の同上は、それ
にかかわる圧電器具の使用温度範闘の拡大上いう見地か
ら望ましいことでる)、これは、ζ0発川用課題として
いることのひとつである。
In other words, the following points for piezoelectric elements: JL Temperature stability Low temperature dependence of the characteristic number High Q-value table Mechanical and chemical stability Good workability Kame Yasuagapu AS Synthetic Breasts Freedom from rivalry Temperature stability is not only about piezoelectric properties, but also about various other physical properties of the piezoelectric material. Among these, the characteristics of elasticity and dielectricity are particularly important. The same stability against humidity compared to currently known piezoelectric elements is desirable from the perspective of expanding the operating temperature range of related piezoelectric devices), and this is an issue for the ζ0 series. It is one of the

圧電式測定値質換器の例のもとで、この問題tさらKw
#L<論じるこ七とする冨 圧電式測定値変換器用七して、現在、その圧電性素子用
原粁乏して石英がほとんどもっばらと云ってよiはどに
使われてか)、そのわけは、この原料が、機械的にも化
学的にも熱的にも丈夫でToシ、高い絶縁抵抗を持ち、
大きな単結晶に合成製造されるし、比較#JjlE1工
性が良い、ということのためである・ このかかわりで
、石英のさらに利点がどういうことKあるのかと匹うと
それは、いろいろなWe圧電常歇の対温度変動が、結晶
配向031切な選び出しくよって補償可能だということ
でるる@ しかし、特に熱的・機械的にwJ的な負荷づ
けのもとで、たとえば内燃機関での圧力測定用セしての
そうした測定値変換器への組込みで、Jllσ℃くらい
以上の湿度では、いろいろな重大な難点が生じるもので
′h〕、すなわち、なおまともなIII定を肝すのは、
少なくとも構造的にずいぶん費用のかかることとなるそ
れら測定素子の部分の冷却、の実現の4乏でだけである
一七一うことになる。
Under the example of a piezoelectric measurement value converter, we can solve this problem further.
#L<It will be discussed that quartz is almost exclusively used for piezoelectric transducers; The reason is that this raw material is mechanically, chemically and thermally strong, has high insulation resistance,
This is because it can be synthesized into a large single crystal and has good workability.In this connection, what are the additional advantages of quartz? However, it is possible to compensate for the temperature variation of 031 by carefully selecting the crystal orientation. However, in the installation of such a measurement value converter, various serious difficulties arise at humidity above about Jllσ°C.
At least the cooling of those parts of the measuring element, which is quite expensive in terms of construction, can only be realized in a very limited manner.

たとえば、高温では絶縁抵抗が著しく低下するもので、
このことは部分的には石英の固有導電性増大によってひ
きおζされることであるが、1らKまた、熱・電気的電
圧が生じるし、大きく生じる石英内訳晶形氏による感度
の飛躍がひきおこされるのである。 そうした絶縁性喪
失中妨害電圧は、いろいろな公知の手だてによって避け
られるとか、そもそも圧電式測定素子に特質的なもので
はないとかでるシそうした紡害七なる双晶形成のおさえ
込みの九めだ乏いういろいろな手だてが知られているの
一事英であるがそれらはことごとくそうした形ri!、
11b果の多少高温側範囲へのずらし移しという□こと
だけ、すなわちそうした形成による難点の根本的回避に
はならないこと、しかもたらさないものである。
For example, insulation resistance decreases significantly at high temperatures.
This is partially offset by the increased intrinsic conductivity of quartz, but also thermal and electrical voltages are generated, and the jump in sensitivity due to the large quartz crystal shape is suppressed. It is caused. Such interfering voltages during loss of insulation can be avoided by various known means, or are not characteristic of piezoelectric measuring elements in the first place. There are many known techniques for saying this, but they all have this form. ,
This only results in a shift of the 11b fruit to a somewhat higher temperature range, that is, it does not fundamentally avoid the problems caused by such formation.

ξういうことから、なおまた高温用圧力発信S七いうも
のもすでに知られてiて、それらは圧電式測定素子とし
てニオブ駿すチクム備え込みとされて&−9、その物質
は、強誘電性で、すぐれた電気・機械的特性を持ち、1
200℃あ九夛tて圧電性のtのである。 しかし、ニ
オブ駿すチクムはいくつかの著し一難点を持つもので、
すなわち、この結晶は膨張係数のひどい異方性の<−て
熱負荷にまことに敏感で、そのためそうした圧力発信器
はご<m%/−&寿命のものとされてしまうわけである
0 さらに難点上してあげるべきことは、高温での絶縁
性の悪−ことで、そうした絶縁性はイオン伝埠によって
いっそう悪化させられるものである・ 高温発信器での
便用向きにはさらにt九タンタル駿すチクムもすでに知
られておシ、この物質は、二オグ酸すチクムについてす
でに述ぺえ難JILK加えてさらに、石英ての双晶形成
に似ている温度依存性の分域形式をも示す一0′c6る
。 すでに知られているなおまたひとつays性は電気
石の使用にhゐが、この物質は、たしかに石英よ)も高
温で使われ得るが、石英のように温度補償性の9JI>
−九というもの−備えておらず、そのうえ、合成製造で
きぬもので、天龍産電気石はその組成次第でひどく変動
する特性!示し、かなシ値段の張ゐものである。 なお
、上記OナベてO結晶は、石英以外は、ピロ電気性であ
るため湿度変動につれて妨害電荷を生じ、そのことは費
用のかがろくせに特定な熱的状S向きにしか有効でなI
/&七いうような補償手段tiI求する仁と乏なってい
るものである。
ξFor this reason, high-temperature pressure transmitters S7 are already known, and they are said to be equipped with niobium chicum as a piezoelectric measuring element. with excellent electrical and mechanical properties;
At 200°C, it is a piezoelectric material. However, niobium-based chikum has some notable drawbacks.
In other words, this crystal has a severe anisotropy of expansion coefficient and is extremely sensitive to heat loads, so such pressure transmitters are expected to have a limited lifespan of <m%/-&0. What should be mentioned is the poor insulation properties at high temperatures, which are further worsened by the ion barrier. It is also already known that this substance, in addition to what has already been described for dioxic acid, also exhibits a temperature-dependent domain form similar to the twinning of quartz. c6ru. Yet another already known ays property is the use of tourmaline, but this material (certainly quartz) can also be used at high temperatures;
- Nine - It does not have it, and furthermore, it cannot be synthesized, and the properties of Tenryu tourmaline vary greatly depending on its composition! It is a very expensive item. In addition, the above-mentioned O crystals other than quartz are pyroelectric, so they generate interference charges as the humidity changes, which means that they are only effective for specific thermal conditions S, although they are expensive.
/&7 There is a lack of compassion and need for such means of compensation.

こうしたことから、この発明の目的は、あらゆる圧電器
具へ組込み可能なものであるばかシでなしに、簡単で有
利なや砂か次で上記γ事項を満たすものでもある、とい
う圧電材、の教示である。
Therefore, the object of the present invention is to teach a piezoelectric material that is not only something that can be incorporated into any piezoelectric device, but also something that is simple and advantageous and satisfies the above-mentioned requirements. It is.

はじめに列挙し喪用途例すべてでこれまでいちばん多く
組込まれてきている材質でありてそれら事項1−41と
もあれ一括的に満たすいちばんのものというのは、例と
してと9Toげた圧力測定用測定値変換器のかかわ)で
すてに述べられた七おシ、OI型の石英である。 そう
した事項8〜テについ・てでは、・石英は競合相手なし
七云える(ら−のものである。 しかし、s7J’cで
のそのα・β相移転のせいで、対温度安定性の範Stt
限定を受けるものである。 さらに、石英を含み込んで
いる圧電器具O「水性数」−すなわち所定の要因によゐ
公知のやりかたでの全体器具の品質の評価を与えるも〇
−の温度依存性が配慮されるべきである。 特にタイマ
とか同波歇欅早lとか瀘波腸と′IPhtkどでは、最
適の結晶切〉出しと適切な定温化とが配慮されるべきで
ある。 事項畠〜toそれでれ自体は、特に手だてなし
ても満足されるか七思われる。
The material that has been most commonly incorporated in all of the mourning applications listed at the beginning, and the one that satisfies all of the requirements 1-41 at once, is the pressure measurement transducer listed in 9To, as an example. It is the Nanaoshi, OI type quartz, which was already mentioned in Nokawa). Regarding such matters 8-te, it can be said that quartz has no competitors. However, due to its α and β phase transition in s7J'c, Stt.
It is subject to limitations. In addition, the temperature dependence of the quartz-containing piezoelectric appliance O'aqueous number' - i.e., the one which gives an assessment of the quality of the whole appliance in a known manner according to certain factors - should be taken into account. . In particular, consideration should be given to optimal crystal cutting and appropriate temperature control, especially for timers, timers, filters, IPhtk, etc. The matter itself seems to be satisfactory even without special measures.

ここであげておかれるべきかと思われるのは、シん酸二
水@*リクムすなわちKDPO族の結晶てありて、そう
したものでは、事項・が最適といってよいように満足さ
れる。  しかし、事項卜■、さらになによりも4、に
りいては、こうした結晶は一般的な要求のはるか下に七
とまって%/%4tのである。
What I think should be mentioned here is cynic acid dihydrate@*Licum, that is, crystals of the KDPO group, in which the following conditions can be said to be optimally satisfied. However, in particular, and above all, these crystals are far below the typical requirements of 7%/%4t.

したがって、この発明O主要IIIIは、そうした事1
ii8〜7につ−ては石英Kまずオず見合りており1七
3にづいて鉱それよ)もぐん七tさっている、七いう材
質、の教示である。
Therefore, the main III of this invention is that
Regarding ii8-7, it is taught that quartz K is the most suitable material, and 173 is the most suitable material.

この発明が出発点上してiるこ七が何か七いう七それは
、各圧電!!具の「水性数」特性に凝縮反映するいろい
ろな物理特性の対温度安定性中温度依存性がその使われ
てiる圧電結晶の光学的音電スペクトルでの所定要因に
よって検知可能である、乏いうことなのである。 経験
的1に*験観測の結果としてのこの実mt簡単につぎに
説明する; 圧電結晶が入射光線とどのようにして相互作用にたちい
えることができるOか1!−−うとそれは、その光エネ
ルギーのわずかな部分を受は込んで、光のこうした部分
を別な周波数と別な偏光性とで比較的自由気ままな方向
へ款射し〆す、七−うわけである・ ひ七つのJ1%型釣なζうした実験で社、激しiレイデ
光線が圧電結晶上へ焦点づけられ、その結晶内でそのよ
うに散乱され九光が集められ、光束化され、分光計通過
ののちに光電増倍管内で電流パルスKR換される。 つ
いで、それら電流パルスは計数な)積分な9される。 
そのように散乱され良光の入射光に対しての周波数偏位
に対する物理的な原因としては、その圧電結晶の格子波
動(音電)のエネルギーや力積の光への転化な)受は込
みな)、が考えられて−るものであるから、そのように
散乱された光の、そうした周波数偏差上での強さ分布曲
線、を弗弾性散乱されえ光学的音子Dスペクトルと名づ
けているのである・ 強さO山の歌も位置もともに、ひ
とつの圧電結晶に対する特徴的なものである。
This invention is based on the starting point and says what is 7. It is each piezoelectric! ! The temperature dependence of various physical properties condensed and reflected in the "aqueous number" properties of the material can be detected by certain factors in the optical-acoustic spectrum of the piezoelectric crystal used. That's what I mean. Empirically 1* This fact as a result of experimental observation will be briefly explained below; How can a piezoelectric crystal interact with an incident light beam?1! --It accepts a small portion of that light energy and directs that portion of the light at different frequencies and different polarizations in relatively free directions. In one such experiment, a very strong beam of light was focused onto a piezoelectric crystal, and the nine rays of light scattered within the crystal were collected and converted into a luminous flux. , after passing through a spectrometer, it is converted into a current pulse KR in a photomultiplier tube. These current pulses are then counted and integrated by 9.
The physical causes of the frequency deviation of the scattered good light with respect to the incident light include the conversion of the energy and impulse of the piezoelectric crystal's lattice waves (acoustic waves into light). ), the intensity distribution curve of the scattered light over such frequency deviation is called the fluoroelastically scattered optical phonon D spectrum. Both the song and the position of the strength O mountain are characteristic for one piezoelectric crystal.

結晶内で励起され得ゐナベでO音電のいずれもがこうし
たスペクトルに現れているというわけではな10 重要
なζ七は、少なくとも、その結晶の対称性によるそのr
点群」に対応する4!ra電テンソルに対してならばそ
のいずれにも必らずそうしたスペクトルでO強さの山が
存在することになる、という事寅なのである。 これら
、−わゆろ完全対称童子モードは、たーてい、ほかのい
ろいろな対称形sO音音電モード〕ももつ上湯vm@さ
を示すものである。 さて、すでに述ぺ九特定要因と−
うもの鉱、すなわち最低エネルギー備え込みの完全対称
童子モードの対温度対応、にあるものである。
This does not mean that all of the O tones that can be excited in the crystal appear in these spectra.10 The important ζ7 is at least due to its r
4 corresponding to “point cloud”! The truth is that for the ra electric tensor, there will necessarily be a peak of O strength in the spectrum. These completely symmetrical Doji modes are indicative of the ``Kamiyuvm@sa'' which also has various other symmetrical ``sO-sonoden'' modes. Now, with the specific factors already mentioned -
This is in Umonore, that is, the temperature response of the completely symmetric Doji mode equipped with the lowest energy.

この発明での基礎となっているそうした課題の、驚くば
かりの簡単な解決のための第一の基本アイデアは、こう
し九音子モードの対温度対15t、圧電結晶の物!#性
、特に圧電的中弾性的中誘電的な特性、の対温度対応に
関連づけるとiうことにある。 、ζうして、たとえば
、こうしたいわゆるソフト・モード完全対称形の対応形
鱒中蟻低エネルギー、のエネルギー損失ハ、その結晶内
での双晶形成に対する強i傾向に関連づけ得るもので、
そうした傾同嬬さらに、負荷づけられた圧力発振114
%素子とのかかわ〕で社、すなわちすでに知られてiる
、圧電材の主lI麹点のひとつをなしているものである
。 20℃から200℃、までの湿度範囲内にわたって
千うし危音子峰−ドの周波数が73%よシも大幅に偏移
することさえなければ、いろいろな物理量の対温度安定
性も温度依存性もともに、石英にくらべてず−ぶんな改
善がもたらされているものなのである@ 与えられたその課題の克服のための第二の簡単な基本ア
イデアは、石英、すなわち事項8〜テtすばらしく満足
するもの1のその構造的要因をそのttに保つというこ
とによっての、そうした事項3〜7の確保、にある。 
このことはすなわち、特JFf請求のaS■で述べられ
た特質どお)、対称性によるr魚群」での「結晶族81
J l持ち、一般的な元素記号としてrAJとrBJと
をここで使うこ七として総合化学式ムno、 t−袴り
、という結晶、の選び出しによって実現することなので
ある。
The first basic idea for an amazingly simple solution to such a problem, which is the basis of this invention, is a piezoelectric crystal with a temperature vs. temperature ratio of 15t in the nine-tone mode! The purpose is to relate the properties, especially the piezoelectric, elastic, and dielectric properties, to the temperature response. , ζ Thus, for example, the energy loss of these so-called soft-mode perfectly symmetrical counterparts, low energy, can be related to the strong i tendency for twinning within the crystal.
In addition, the loaded pressure oscillation 114
It is one of the main components of piezoelectric materials, which is already known due to its relationship with elements. As long as the frequency of the 1,000-yield peak does not deviate by as much as 73% over the humidity range of 20°C to 200°C, the temperature stability of various physical quantities will also be temperature dependent. The second simple basic idea for overcoming the given problem is to use quartz, which offers considerable improvements over quartz. Satisfaction 1 consists in ensuring such matters 3 to 7 by keeping the structural factors at their tt.
This means that the characteristics mentioned in aS■ of the special JFf request), "crystal group 81" in "r fish school due to symmetry"
This is achieved by selecting a crystal with the general chemical formula muno, t-hakama, which has the general chemical symbol rAJ and rBJ used here.

それら特性8〜6に対して特に#ましい四面体形膳、す
なわち石英でもそうeあるもの、はそれら「ム」と「1
」とに対し−てD特許請求の範囲■で述べられた選び出
しによって、まこ七に簡単て有利なりシ、かたで違aS
れるO″t−ある。
Tetrahedral shapes that are particularly desirable for characteristics 8 to 6, that is, quartz, are those "mu" and "1".
”, the selection stated in the D patent claim ■ is simple and advantageous, and the difference between aS and
There is O″t-there is.

最後Keるが、この発明Oさらに特定的な塔    □
施例では、特許all求の1g111@で述べられてi
る#OうちO結晶が使われて−るものである。
Finally, this invention is a more specific tower □
In the example, the i
Of these, O crystals are used.

これら結晶は石英とm−に本熱合成で製造可能である。These crystals can be produced by main thermal synthesis of quartz and m-.

 この工@ははかの製造工法よりも鉱るかに安あが9で
工□ネルギー節約的であplこうして作られた結晶素子
はよシ均質で内部応力なしのものである。 しかも、こ
の発明による器具に使われるそうし次結晶の製造用には
、石英に(らべて、よ〉低い温度とより低い圧力とが使
用可能てあシ、・このことは、これまで述べずみO利点
tさらに大きくするわけである。
This process is much cheaper and more energy efficient than previous manufacturing methods, and the crystal elements thus produced are more homogeneous and free of internal stress. Moreover, much lower temperatures and pressures than those of quartz can be used for the production of the crystals used in the device according to the invention, as has been previously mentioned. This makes the advantage even greater.

そのうちのオルトひ鹸アルミ゛ニクム(jkjAsO1
3・が、例とじてこεでさらに詳しく説明される:石英
とかベルリナイト(AIPOa]とかと同じく、この結
晶も対称性によるr魚群」で□の「結晶族811Jに属
し、その完全対称童子モード町〜−5Fi石英のそれら
に対応するものであるがこの場合のそれらの周波数はコ
JJ、JJJ、ダJ0およびl/σ”all−”である
、 これまでの説明に煕らしてのこの結晶の対温度対応
の観測、が示すことは、前述温度範囲内にわたってナベ
ての完全対称モードがこの発明による゛/J%安定性と
いう判定基準に合格で、したかつソ、たとえばこうした
かかわりでこれ壜で知られている圧電材についての一点
である双晶形成の問題はまったく一生じていないという
わけである。 さらになお特にあげるとすればMmPO
a中さらK #′iF@PO,とfi F*As04 
”t”あシ、それでもやはり、仁の発明によるそうし九
要求範囲での完全対称童子モード安定なものなのである
。            ゛この発tlJ4によって
提案されたそれら圧電材は、もちろん、こうしたかかわ
9ですでに知られているあらゆるやりかたで所要用途に
組込まれ得るもので61はんの例示にすぎないものをこ
こであげるならば、縦#Lな〉横波なりの圧電幼果の利
用のもとての測定中、いろ匹ろな結晶配回の利用中、さ
らにt 九、116mなシ受動なりいずれなシO圧電!
!具内O使用、である。
Of these, orthohypernic aluminum (jkjAsO1
3. is explained in more detail using the lever ε as an example: Like quartz and berlinite (AIPOa), this crystal also belongs to the ``r group'' due to symmetry, and belongs to the ``crystal group 811J'' of □, and its perfectly symmetric Doji mode town ~-5Fi corresponds to those of quartz, but in this case their frequencies are koJJ, JJJ, daJ0 and l/σ"all-". Observation of temperature response shows that the completely symmetric mode in the pan over the temperature range mentioned above passes the criterion of ゛/J% stability according to the present invention, and This means that the problem of twinning, which is a problem with known piezoelectric materials, has not occurred at all.Moreover, in particular, MmPO
Sara K #'iF@PO, and fi F*As04
"T" leg is still a completely symmetric Doji mode stable in the required range due to Jin's invention. ``The piezoelectric materials proposed by this publication tlJ4 can, of course, be incorporated into the required applications in all manners already known in this way; these are but one example only. For example, during the measurement of the use of piezoelectric young fruit with longitudinal #L> transverse waves, during the use of various crystal arrangements, and in addition to the use of piezoelectricity of 9, 116 m, both passive and piezoelectric!
! O is used inside the tool.

た、とえば周波数標準器なシタイマなりのえめの圧電共
鳴器としての用途用に轄、これら材質は、石英のいろい
ろな利点(高品質、湿度補償性91出しかたのあること
)tともに組合わせており、しかも対温度安定性と補償
可能温度範囲の大きさとについてははっきりとそれに勝
っているもので、対応の石英式周波数標準器では必要な
定温化の手だてがこの場合には無用なのであるO 1た、これら結晶はデジタル温度計内の共鳴器用にもよ
く適合するもDで、そのわけは、熱的な同波数応動の高
度直線虻な切り出しか九を選ぶことができるからである
。 ′そのうえ、石英温度計といったようなものよシも
ずっと大きな温度測定箱Hを得ることとなる◎ なお、圧力発g4器内での使用では、圧電素子の冷却の
ためのものいりな手だてが無用となるもので、そのわけ
は、高温部でも双晶形成がまるで心配無用だからである
For example, for applications as piezoelectric resonators in frequency standards, timers, etc., these materials can be combined with the various advantages of quartz (high quality, humidity compensation). Moreover, it is clearly superior in terms of temperature stability and the size of the compensable temperature range, and the temperature constant measures required with the corresponding quartz frequency standard are unnecessary in this case. These crystals are also well suited for use in resonators in digital thermometers, since they can be selectively cut into highly straight lines with thermal same-wavenumber responses. 'Furthermore, a much larger temperature measuring box H than a quartz thermometer will be obtained.In addition, when used in a pressure generator G4, special measures for cooling the piezoelectric element are unnecessary. This is because there is no need to worry about twin formation even at high temperatures.

縦波圧電効果を利用する圧力感応器では、感度の同上の
目的で、いくつ屯の圧電素子が電気的には並列で機械的
には直列に、モジュール構成式に投けられる。−この発
明によって使われる結晶の高度な固有感度のおかげで、
その個数は有利に減少され得ることとなる。
In a pressure sensor using the longitudinal wave piezoelectric effect, several piezoelectric elements are arranged electrically in parallel and mechanically in series in a modular configuration for the same purpose as sensitivity. - Thanks to the high specific sensitivity of the crystals used by this invention,
The number can advantageously be reduced.

中はりそれと同じそのままのわけで、それに対応する横
波圧電効果を利用する方の圧力感応器で少なめな容積の
圧電素子−え送本とされ得′るのである。
Since the inside is the same as that, a piezoelectric element with a smaller volume can be used as a pressure sensor using the corresponding transverse wave piezoelectric effect.

さらにいくつかの例によって、すでに知られている圧電
材に(らぺての、この発明で提案された材質の優越性が
説明される・ DIE−7S lテ46マIIKは圧電
共鳴lが示されていて、七〇叉え材は同時に音響損失の
減少のための音響インピーダンス変換器としても構成さ
れている0共鳴Iツア用の在米材質で、は共鳴同歓奴の
温度補償の丸めの手だてが講じられているが、そうした
ことはもはや無用で、全体構成の簡略化につながってい
る。        ・ その共鳴@0圧電禁子は、交流発生器て音善振動に励起
され、音響終嘲材のおかげで機械的な周辺影響要因には
ずいぶん良い独立無影響性で、振動する。 こむで、す
でに知られている石英め使用という際に不利きなること
は、そうした共鳴器全体の製造で限定を受ける湿度範囲
である。 有利な焼結とか高温接合技術とかがそうした
終端層の組込み用に利用可能であるのは、この発明によ
る素子の使用ではじめてそうなるのである。
Further, some examples will explain the superiority of the material proposed in this invention over already known piezoelectric materials. The 70-pronged material is an American material for the 0-resonance I tour, which is also configured as an acoustic impedance converter to reduce acoustic loss, and is used for temperature compensation rounding of the resonant member. Although some measures have been taken, they are no longer necessary and have led to the simplification of the overall configuration. - The resonance @0 piezoelectric element is excited by the sound vibration of the AC generator, and the acoustic final material Thanks to this, it oscillates with a very good independence and insensitivity to mechanical surrounding influences.The disadvantage of using quartz, which is already known, is that the manufacturing of such a resonator as a whole is limited. It is only with the use of the component according to the invention that advantageous sintering and high temperature bonding techniques are available for the incorporation of such termination layers.

さらにまた、たとえばDE−ASi! 416085か
ら知られる共鳴IIけ、コア片として小圧電板を備えて
おり、それは、その電極部内ではそれ以外の部分にくら
べて遮った有効共鳴厚さを持つものである。 この発明
による結晶素子の使用では、りぎのような改善が実現す
る。(謁いQ値のおかげで)こうしたもののための目下
のもつとも好ましい材質としての石英の場合には、費用
の有利なエツチング工法でのそうした別別な共鳴器厚さ
の作り出しが可能ではないのであって、そのわけは、必
要なエツチング剤11F(ぶつ化水葉酸)がそれ自体か
なりな難点を備えているものだからである。 それら難
点は取扱iにとかないわけである。
Furthermore, for example DE-ASi! 416085 has a small piezoelectric plate as a core piece, which has a blocked effective resonance thickness in its electrode section compared to the rest of the electrode. With the use of the crystal element according to the invention, significant improvements are realized. In the case of quartz, which is currently the most preferred material for these (thanks to its Q-value), it is not possible to create such different resonator thicknesses using cost-effective etching techniques. This is because the necessary etching agent 11F (butylated hydroxyfolic acid) itself has considerable drawbacks. These difficulties cannot be solved by handling i.

この発明による素子の使用は、たとえば遅延路用O表面
枝素片でも可能である。 すでに知られているそうした
構成で鉱、たとえばLgNhO。
The use of the element according to the invention is also possible, for example, as an O-surface branch element for a delay path. Such compositions are already known, such as LgNhO.

が基盤材として使われてい為が、それは、温度補償動作
同波数となる切り出しかたなどというものを19たぬも
ので、このこ七はすなわち温度制御を必要とするという
わけである◇ 石英はそのような9Jり出しかたt持つ
ものであるが、そうh59Jシ出しかたについては、周
波数帯域−の万とのかね合い妥協がなされなければなら
な%/−%七いうことになる・ 基盤としてのこの妬用
によゐ結晶の使用は、石英oHましい特性tよシ改良さ
れた「示性欲」乏共存組合わせさせること七なるもので
、そのわけは、かかわ〉のあるすべての物理量の、縮減
された温度依存性のおかげで必要でなくなる91Je出
しかたの限定づけ、七いうことがほかの特性量すなわち
帯*mとか音速上か結合係数々かの、周波&Im囮とそ
うし比表11i波器具の用途上に応じての最適化、のた
めに利用され得るからである。
This is because quartz is used as a base material, but there is no need to cut it out so that it has the same wave number as temperature compensation, and this means that it requires temperature control.◇ Although there is a way to launch such a 9J, a compromise must be made regarding how to launch a 59J based on the frequency band. The use of crystals for this purpose is to combine the desirable properties of quartz with improved "sexual desire" and low coexistence, and the reason for this is that all the physical quantities that are , the limitation of the 91Je release method which is no longer necessary thanks to the reduced temperature dependence, and the 7.7. This is because it can be used for optimizing the 11i wave device according to its usage.

この発明による結晶の利点が助けとなるさらにほかの圧
電器具は、たとえば、マイクロ計重器、すなわち電極層
なり結晶層なシの負荷に左右される共鳴とか反共鳴とか
の同波数の圧電共simt−含んているもの、である。
Still other piezoelectric instruments which benefit from the advantages of the crystal according to the invention are, for example, micrometers, i.e. electrode layers or crystal layers, which are piezoelectric devices of the same wave number, such as resonant or anti-resonant depending on the loading of the crystal layer. -It is something that contains.

 スパッタとか蒸着とかの装置、さらには表面分析11
内への組込み用では、石英では必要ないろいろな防護手
だて(たとえば01!−Pg B 118114参照)
、ナな、わちそうした機器で望まれるような高温度部域
での運転に隙して備えられなければならないもの、が無
用となる・ この発明によって使われる結晶で、熱媒体中での通過暗
部とか流量とか音響測定とかの丸めの超音波発生器中感
w5IBも、在米の機器ては必要な熱的、保護など七い
うこさなしで可能となる。
Equipment for sputtering and vapor deposition, as well as surface analysis 11
For installation in quartz, various protective measures are necessary (see e.g. 01!-Pg B 118114).
, which would otherwise have to be provided for operation in high-temperature areas as desired in such equipment, becomes unnecessary. The ultrasonic wave generator W5IB, which measures dark areas, flow rates, and acoustics, can be done without the heat, protection, and other problems that are required with equipment in the United States.

それによれば、最適伝導の目的でじかに熱媒体のとζろ
ての圧電音響変換器の組付けが可能なわけである。 貫
流熱媒体での在米様式のパルス通過時開測定KIIして
の熱的保護や交互変動的な温度での湿度補償、は無用と
なるか、少なくともうん上条に軽減されるのである〇ま
つ九(同しことが、たとえば高温ボイク股備内の黴小割
れ目によって飲乱された音波の受は込みOような、熱固
体のとζろで役目をはたすべきものとされている超音波
パルス発信器をか感3611とか、に対しても中は)そ
のままである。
Accordingly, it is possible to assemble the piezoacoustic transducer directly into the heat carrier for optimum conduction. Thermal protection and humidity compensation at alternately fluctuating temperatures, as in the American-style pulse-passing measurement KII with a once-through heat transfer medium, become unnecessary, or at least greatly reduced. (9) The same is true for ultrasonic pulses, which are supposed to play a role in thermal solid bodies, such as the reception of sound waves disturbed by small mold cracks in high-temperature voids. The inside of the transmitter and the sense 3611 remain the same.

気体中の粒子濃度の測定用在米機器は、この発明による
結晶にも七づ(音波発生器と感応器の使用で、簡単なや
りかたで、熱排気での粒子測定用にさえも利用され得る
わけである・ζうした例は、この発明で示されたいろい
ろな特質によって特徴づけられて−るいろいろな材質の
組込み用途範囲の多様性を示して−るものである。
American instruments for the measurement of particle concentrations in gases can also be used in crystals according to the invention (with the use of a sonic generator and a sensor, they can be used in a simple manner even for particle measurements in hot exhaust gases). These examples illustrate the versatility of the range of applications for incorporating different materials characterized by the various attributes presented in this invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■ りぎの特質(ア・イ・り)をすべて#たして−るこ
とを特徴とする、圧電性の利用される圧−崖子備え込み
器具・ 1)対称性によるr点群」での「緒、晶族8s」゛の圧
電結晶が東われている・ イ) その結晶の総合化学式は、一般的な元素記号上し
て「ム」七rBJとをここで使うことシして、ムBO4
のものて弗る。 ?)その結晶は、ao’cかも106℃までの湿度範−
内にわたって最低周、波数の亨金対称音子毫−F1の周
波歇偏1Fがたかだか/J優にすぎないものである・ ■ 特許請求の範囲 の「▲」は藤と▲jとGa七InとTJと1●七M論と
!七からなる群から、ま良「1』はt七▲Sとsb,、
!−組と▼七Mhとからなる群から、橿ム↓4ー論= 選ばれた            そうした器具―■ 
特許@衣の範囲■また紘■に記載の発明において, G
aAI04とGaPG−と▲jAsoa&からなる群か
ら選ばれ九圧電結晶が使われているそうし元器具●
[Claims] ■ A device equipped with a pressure cliff using piezoelectricity, which is characterized by meeting all the characteristics (A, I, and R) of Rigi. 1) Due to symmetry. A piezoelectric crystal of crystal group 8s in the ``r point group'' has been discovered. ii) The general chemical formula of the crystal is the general element symbol ``mu'' 7rBJ. By the way, Mu BO4
Open the door. ? ) Its crystals can withstand humidity ranges up to 106°C.
The lowest frequency and wave number of the gold-symmetric sound consonant - F1 has a frequency deviation of at most 1F/J. ■ "▲" in the claims refers to wisteria, ▲j, and Ga7In. And TJ and 1●7M theory! From the group consisting of seven, Mara “1” is t7▲S and sb,,
! From the group consisting of − group and ▼7Mh, Kashimu ↓4-theory= Such a device was selected.
In the invention described in Patent @ Scope of clothing ■ and Hiro ■, G
The original equipment uses nine piezoelectric crystals selected from the group consisting of aAI04, GaPG-, and ▲jAsoa&●
JP57110574A 1981-06-24 1982-06-24 Implement having piezoelectric element Pending JPS5814588A (en)

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