NO139104B - Avsoekerelement for en signalavsoeker og fremgangsmaate ved dens fremstilling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et avsøkerelement

for en signalavsøker som er egnet til rilleføring og består av en diamant, hvilken signalavseker ved avsøking av de sig-

naler som er registrert på en registreringsbærer, beveger seg med en relativhastighet i forhold til registreringsbæreren,

idet avsøkerelementet3 anleggsflate er avrundet og har en krystallografisk retning som er motstandsdyktig mot slitasje og i hovedsaken er motsatt rettet avsøkerelementets relativbevegelse, samt en fremgangsmåte ved fremstilling av et så-

dant avsøkerelement.

Avsøkerelementet kan enten anvendes til rillefering

eller også til rillefering og samtidig avsaking. Det kan være utformet som en avsøkermei med en løpeflate som i retningen motsatt bevegelsesretningen er begrenset av en skarp kant som

- på grunn av løpeflatens rillebredde - heller kan betegnes som avsøkerens hjørne, mens løpeflaten på grunn av sine små dimen-sjoner også kan betegnes som løpekant. Avsøkerelementet kan imidlertid også være utført som avsøkerspiss eller avsøker-

hjørne i likhet med hva tilfellet er med grammofonplater (gjen-givelsesteknikken). Oa det avsøkerelement som oppfinnelsen er rettet på, fortrinnsvis skal være egnet til avsøking av høy-frekvente signaler som er registrert på en registreringsbærer med meget korte bølgelengder, må det være meget lite. Oets lengste dimensjon kan f. eks. være 500 \ im eller 200 fim eller til og med bare 100 \ xm. Da de korte bølgelengder som følge av de høye, lagrede frekvenser må avsøkes med meget høy av-søkingshastighet, bli avsøkerelementet utsatt for sterke påkjenninger og er i særlig grad utsatt for hurtig slitasje.

For registrering av høyfrekvente signaler, f. eks. videosignaler, på en registreringsbærer og for gjengivelse av signalene, er det kjent å anvende den teknikk som betegnes som trykkavsøking som gjør det mulig å avsøke en signalskrift i form av deformeringer av en registreringsrilles overflate på en grammofonplate-lignende registreringsbærer i forbindelse med meget høyfrekvente signalsvingninger som ligger opp mot området flere Pl Hz. Disse svingninger må kunne lagres og av-søkes mekanisk ved hjelp av avsøkeren. For avsøking egner seg riktignok da ikke en mekanisk-Blektrisk svinger eller omformer som gjør bruk av en vesentlig bevegelse av avsøkerspissen, men der anvendes på i og for seg kjent måte en trykkavsøker som griper inn i signalrillen med en meiformet avsøkerdel og der-under dekker et antall bølgelengder av de registrerte signalsvingninger og samtidig står i inngrep med et tilsvarende antall høyder av det relieff som representeer signalskriften. Avsøkeren har en skarp avløpskant, således at den, hver gang den forlater en høyde av relieffet, trer ut av kontaktområdet med bæreren og der opptrer en sprangvis trykkavlastning av avsøkeren, som registreres av den mekanisk-elektriske omformer og omdannes til en elektrisk utgangsstørrelse. Det er ikke en ubetinget forutsetning at avsøkermeien samtidig skal stå

i inngrep med flere høyder av relieffet for at der skal opp-stå ab trykkavsøking, under hvilken det overflaterelieff av registreringsbæreren som representerer signalskriften, ut-settes for en elastisk sammentrykking som følge av avsøkerdelens opplagertrykk, hvilken sammentrykning som følge av tettheten av den tilnærmet stillestående avsøkerdel, er større enn de utligningsbevegelser som bevirkes av avsøkerdelens trykkrefter.

Et sådant avsøkerorgan er eksempelvis kjent fra

GB-PS 836 768, ved hvilket avsøkerorganet omfatter fastloddede, naturlige krystallflater og med den frie spiss slipt kjegle-formet, således at den er avrundet. Ved et ferdigfremstilt avsøkerorgan av denne art vil man ikke kunne fastslå noen naturlige krystallflater og dermed ikke noen nøyaktig krystallografisk innretting av avsøkerorganet. Forøvrig berøres der i det nevnte PS intet om avsøkerorganets krystallografiske innretting.

Også andre muligheter foreligger for avsøking av

et relieff som danner en signalregistrering, f. eks. en video-registrering. Således kan der f. eks. skje en optisk avsøking av relieffet i en rille, ved hvilken der for føring av det

optisk virksomme organ, f. eks. en spalteblender eller en linse, anvendes et styre- eller føringslegeme.

Ved registrering og gjengivelse av signalsvingninger i NHz-området må registreringsbæreren bevege seg med meget stor hastighet, ved en plateformet bærer for registrering av videosignaler f. eks. med en hastighet på 25 omdr./s. Oet har vist seg at registrering3bæreren tåler et stort antall gjen-tagelser av avspillingsprosessen uten å forandre sin kvalitet, men at avsøkermeien som består av et slitefast materiale, nemlig diamant, er utsatt for slitasje etter en viss brukstid og må skiftes ut. Avsøkerelementer av diamant er imidlertid kostbare, da de hittil ha måttet skjæres ut av en råkrystall, hvilket er et tidskrevende arbeide, da det under visse omsten-digheter innebærer betydelig sponfjernende arbeide. Det virker også fordyrende på fremstillingen at justeringen av ferdige avsøkerelementer bare med vanskelighet lar seg utføre i en signalavsøker.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å skaffe et avsøkerelement av diamant som er særlig motstandsdyktig mot slitasje og som lar seg fremstille på en enkel og billig måte. Oppgaven er å unngå unødvendig sponfjernende arbeide og forme avsøkerelementet således at justeringen blir liten. Sistnevnte er nødvendig for å få rettet inn et avsøkerelement på en sådan måte at slitasjen under drift mest mulig bare finner sted i de krystallografiske retninger, i hvilke diamanten er særlig motstandsdyktig mot slitasje. Ved disse retninger dreier det seg om diagonalene i de feilfrie, krystallografiske kubusflater. Disse diagonalretninger opptrer også i krystallografiske dodekaederflater og utgjør også der retninger med stor motstand mot slitasje. Disse retninger skal ved det ferdige avsøker-element stort sett være motsatt retningen av avsøkerelementets relativhastighet i forhold til registreringsbæreren.

Denne oppgave løses i henhold til oppfinnelsen ved at i devt minste de flater som begrenser avsøkerelementet, består av diamantens naturlige krystallflater, således at det ferdige avsøkerelements krystallografiske innretting kan bestemmes på grunnlag av disse krystallflater.

En ytterligere fordel ved avsøkerelementet ifølge oppfinnelsen er at dens overflate som vender mot registreringsbæreren, oppviser naturlige krystallflater, mens det element som er kjent fra det ovenfor omtalte GB-PS 836 768 har slipte overflater som vender mot registreringsbæreren. En sådan sliping innebærer en betydelig sponfraskillende bearbeidelse som kan unngås helt ved gjenstanden for oppfinnelsen, samtidig som avsøkingsforløpet ikke vil bli uheldig påvirket av en krystallflate som begrenser avsøkerelementet i retning mot relatiV-

ft

bevegelsen og begrenses av en kant. Således er det tilstrek-kelig bare å rundslipe avsøkerelementets overflate som kommer i berøring med registreringsbæreren, mens de krystallflater som ikke kommer.i berøring med registreringsbæreren, kan være ubearbeidet. Overflatsdelene oppviser således ingen bearbei-delsesspor, og diamantens naturlige krystallflater kan derfor fastslåes av det ferdige avsøkerelement. Dette letter i det ferdige avsøkerelement konstateringen av de krystallografiske retninger med høy slitemotstandsevne, som nærmere forklart nedenfor.

Konstateringen av dette lettes ytterligere når de naturlige krystallflater og/eller en naturlig krystallkant og/eller et naturlig krystallhjørne er godt utpreget i den anvendte krystall, dvs. lar seg konstatere som "naturlig". Dette er tilfellet når en krystall ikke er beheftet med grovere krystallfeil (f. eks. skruelinjeforskyvninger, tvillings-dannelse).

For å oppnå høy motdtandsevne mot slitasje skal krystallene heller ikke oppvise noen større forurensninger

-eller hulrom. Konstateringen lettes ytterligere når der anvendes krystaller som har en godt utpreget kubisk og/eller oktaedisk form, samt ved anvendelsen av en krystalls naturlige kant eller hjørne som avsøkermei hhv. -hjørne. Eksempelvis kan der som avsøkerhjørne anvendes et som er dannet av tre

naturlige krystallflater, som tilfellet er ved kubo-oktaedere. I dette tilfelle kan en naturlig krystallkant som anvendes som avsøkermei, oppvise en fase, fortrinnsvis i form av en naturlig dodekaederflate.

Den forbedrede måte for bestemmelse av de slitefaste retninger på avsøker-elementet i henhold til oppfinnelsen og den mulighet å justere avsøkerelementet i signalavsøkeren således at de slitefaste retninger i nøyaktigere grad enn hittil stemmer overens med påkjenningsretningen, beror på følgende.

Vinklene mellom de naturlige krystallflater er natur-konstanter. Disse vinkler blir altså ved avsøkerelementet i-følge oppfinnelsen opprettholdt med meget stor nøyaktighet uten at dette er forbundet med noe ekstra arbeide. Som følge av denne store vinkelnøyaktighet lar det seg ved den diamant-krystall som danner dat ferdige avsøkerelement, på lettere og nøyaktigere måte gjøre å rette inn de riktige retninger enn ved avsøkerelementer som er fremstilt av en råkrystall, og ved hvilke de naturgitte virkninger som følge av de manglende naturlige krystallflater, ikke lenger la aeg fastslå. Ved avsøker-elementet ifølge oppfinnelsen kan man uten videre med sikkerhet fastslå den krystallografiske stilling på grunnlag av de naturlige krystallflater. Ved fremstilling ut fra en råkrystall, hvor man for det meste går ut fra en krystall som er blitt skilt fra en større ved avspalting, lar det seg ikke med sikkerhet gjøre å foreta den riktige innretting av denne avspaltede krystall før bearbeidelsesprosessen begynner, da de flater som er oppstått som følge av spaltingen, ikke alltid er rettet parallelt til krystallens krystallografiske flater. På denne måte kan bearbeidelsesprosessen allerede på forhånd være beheftet med en feil som til og med kan forstørres med de uunngåelige feil som oppstår ved slipsvinklsr under slipingen. Ved en avsøkermei som er fremstilt av en råkrystall, kan man derfor aldri være helt sikker på om avsøkerelementets avsøkerflater virkelig ligger nøyaktig parallelt med de krystallografiske . flater eller ikke. Ved anvendelse av avsøkerelementer med naturlige krystallflater er disse usikkerhetsfaktorene eli-minert .

Dessuten er det ved en slipeprosess som er nødvendig ved fremstillingen ut fra en råkrystall, ikke til å unngå at krystall-gitterstrukturen på de bearbeidede flater blir ødelagt. På denne måte bearbeidede overflater er derfor allerede ødelagt med hensyn til sin struktur før de overhodet kommer i bruk. I forhold til dette har de naturlig vokste overflater ved en naturlig eller syntetisk krystall ikke-skadede gitter-strukturer.

Anvendelsen av naturlige krystallkanter eller -hjør-ner ved en utførelse av oppfinnelsen muliggjør vesentlige forenklinger ved fremstillingen av avsøkerelementene. Det kan nemlig ved en betraktning av diamantkrystallene konstateres om de egner seg for fremstilling av avsøkerelementer, idet de ved betraktning under et mikroskop kan søkes ut ut fra hvor-vidt de egner seg for fremstilling av regelmessige, naturlige hjørner eller kanter. De utvalgte krystaller kan så anbringes i en innfatning således at de naturlige hjørner eller kanter overtar avsøkereleraentets funksjon, idet det under drift er rettet mot registreringsbærerens overflate dg en av de slitefaste, krystallografiske retninger forløper i det vesentlige parallelt på påkjenningsretningen. En bearbeidelse av krystallen er da bare delvis nødvendig. V/ed alle utførelseseksempler på oppfinnelsen kan avsøkerelementet bestå av en naturlig eller syntetisk diamant. Ved syntetiske diamanter fins der ofte godt utpregede kubiske og/eller oktaediske former, hvilket forenkler utvelgningen.

En ytterligere fordel ved syntetiske diamanter er at de naturlige kanter ofte oppviser en fase, f. eks. ved ubetydelig utformning av dodekaederflater som oppstår under fremstillings-prosessen. Mens det nemlig i alminnelighet er nødvendig med en innslipingsprosess for avrunding av løpekanten og tilveie-bringelse av en løpeflate for oppnåelse av en optimal avsøking, kan innslipingen ved kanter med faser ved et avsøkerelement lettes eller til og med falle helt bort når de dimensjons-messig sett passer til registreringsbærerens avsøkingsrille, dvs. for eksempel har en bredde på mindre enn 4 u.m som passer til en rillebredde på omtrent 8|im. Syntetiske diamanter er dessuten å foretrekke, da deres ytterhud er hardere og dermed mere slitesterk enn deres indre, således at man ved anvendelsen av naturlige krystallhjørner eller -kanter, såfremt de påkjennes i en slitefast retning, kan vente en forholdsvis høy levetid for avsøkingselementene.

V/ed utformningen av avsøkerelementet som avsøkermei kan løpeflaten fortrinnsvis skråne en liten vinkel i forhold til relativhastighetens retning, nærmere bestemt en vinkel på mindre enn 20° og begrenses av minst én naturlig oktaederflate - som fortrinnsvis forløper i hovedsaken parallelt med relativhastighetens retning - idet diamanten fortrinnsvis er innrettet på en sådan måte at også en av dens krystallografiske kubus- eller dodekaederflater skråner en vinkel på

mindre enn 20° i forhold til relativhastighetens retning. Kubus- hhv. dodekaederflater er fortrinnsvis innrettet parallel med en retning innenfor et vinkelområde meliom flaten og relativhastighetens retning. Denne vinkel er fortrinnsvis mindre enn 15°. Med "løpéflate" betegnes her den - som oftest sylin-drisk krummede - flate som forløper delvis i registreringsbærerens spor og som oppstår ved sliping av deler av avsøker-elementet til spiss-, kile- eller mBi-form.

For bedre forståelse skal der henvises til de ovenfor nevnte forskjeller mellom naturlige og krystallografiske krystallflater. Krystallografi ske flater betegnes i littera-turen også som nettflater og karakteriserer alle de flater som er tenkelige gjennom alle sådanne snittflater av en krystall at de forløper parallelt med uforstyrret utformede og vokste, naturlige krystalloverflater. Naturlige krystalloverflater er følgelig likeledes krystallografi ske krystallflater, men danner rilledeler av krystalloverflaten, mens krystallografiske krystallflater ellers også kan være tenkte plan som ligger i midten av krystallen.

Trekkene ved den sist beskrevne utførelse betyr følgelig at den løpeflate som er begrenset av en naturlig oktaederflate, kan være noe hellende i forhold til relativ- • hastighetens retning, idet den ikke må falle sammen med en krystallografisk kubus- eller dodekaederflate som til og med innenfor et vinkelområde på 20° kan helle på annen måte i forhold til relativhastighetens retning enn løpeflaten. Fortrinnsvis forløper den nevnte, tenkte krystallografiske kubus- hhv. dodekaederflate parallelt med relativhastighetens retning, da løpeflatens slitefasthet i dette tilfelle allerede er stbrst, forutsatt at den oktaederf late som begrenser lbpeflaten, likeledes forlbper omtrent parallelt med relativhastighetens retning. Det tilsvarende gjelder forovrig også ved en dodekaederflate som tjener som lbpeflste og som er begrenset av minst én kubusflate som omtrent forlbper i relativhastighetens retning.

På fordelaktig måte oppstår for et avsbkér- element et stort sett trapesformet tverrsnitt (fortrinnsvis med sterkt avrundede hjbrner), når lbpeflaten i overensstemmelse med en foretrukken utfbrelse av oppfinnelsen ligger mellom to oktaederflater som forlbper i det vesentlige parallelt med relativhastigheten. Lb<*>pe-flaten kan i det vesentlige forlbpe parallelt med den nevnte kry-stallograf iske kubus- eller dodekaederflate. Hvis dette er tilfelle i tillegg til det ovenfor nevnte trekk, nemlig at løpeflaten ligger mellom to naturlige oktaederflater, kan der, særlig for det tilfelle at lbpeflaten inneholder deler av en naturlig kubusflate, ;for et avsbker--element, særlig for en avsbkermei med omtrent trapesformet tverrsnitt, oppnås en eneste optimal fasthet eller motstand mot slitasje. En sådan avsbkermei vil - hvis den under avsbkingen samtidig står i inngrep med et antall hbyder av det relieff som utgjor registreringen - lett fores langs rillen over hele dennes relieff med en viss skråstilling ned hensyn til avsbkerplanet. ;Dette avsbkerplan inneholder relativhastighetens retning mellom avsbkermeien og registreringsbæreren og står loddrett på den opp-lagerflate, med hvilken avsbkermeien utover trykk på registreringsbæreren. ;Den store motstand mot slitasje som den nettopp beskrevne utfbrelse av oppfinnelsen oppviser, skyldes bl. a. at også avsbkermeiens sideflater som er dannet av de naturlige oktaederf later, særlig i en bestemt retning som ligger i oktaederflåtene, er særlig motstandsdyktig mot slitasje i disse retninger. Disse oktaeder-flaters slitefasthet i bestemte krystallografiske retninger gjor seg særlig godt gjeldende når helningsvinkelen for avsbkermeiens lbpeflate som forlbper parallelt med en krystallografisk kubusflate, er forholdsvis stor i forhold til relativhastighetens retning. Lbpeflaten for avsbkermeien med omtrent trapesformet tverrsnitt ;(på tvers av relativhastigheten) skal fojrbvrig være anordnet i det minste symmetrisk til et symraetriplan som inneholder relativhastighetens retning og opplagerkraften. ;Lbpeflaten kan være i det vesentlige symmetrisk til et symmetriplan som står loddrett på kanten mellom lbpeflatene og den naturlige oktaederflate som begrenser lbpeflaten og forlbper i det vesentlige parallelt med relativhastighetens retning. Særlig hvis denne omtrentlige symmetri også består når det gjelder den vinkel som lbpeflaten danner med den flate som begrenser lbpeflaten i retning av henholdsvis motsatt relativhastighetens retning, oppstår den fordel at avsbkerelementet også kan anvendes når relativhastighetens retning er motsatt. På denne måte kan det oppnås at der - etter at en avsbkermeis opplbpskant er blitt avrundet som folge av slitasje - etter at avsbkermeien er blitt snudd i forhold til relativhastigheten, står til disposisjon en annen, ennå ikke slitt avlbpskant. En avsbkermeis levetid kan på denne måte praktisk talt fordobles. ;Det er allerede nevnt ovenfor at oppfinnelsen gjor det mulig å forkorte fremsti 11 ingstiden for et avsbkerelement. Dette er særlig tilfelle når også lbpeflaten inneholder deler av en naturlig eller syntetisk krystalls naturlige, ubearbeidede kubus-henholdsvis dodekaederflate. ;Et sådant avsbkér—element kan i det minste bestå ;av en del av et diamant oktaeder eller en diaraantpyramide, hvis trekantflater danner krystallografiske oktaederflater og hvis spiss er således avrundet at den avrunding som danner lbpeflaten, inneholder en krystallografisk kubusflate. Fortrinnsvis skal da noen av overflatedelene være naturlige krystallflater. Sådanne diamantoktaedere eller -pyramider forekommer i naturen, hvorav i ;det minste de fbrste også kan fremstilles på syntetisk vei. Dersom der for avflating ikke skulle fins noen naturlige flate, kan man slipe en avrunding. Ved an avsbkermei kan den slipte avrunding helle en liten vinkel, f. eks. 10° eller 15°, i forhold til relativhastighetens retning. I nærheten av avlbpskanten kan lbpeflaten imidlertid falle sammen med den naturlige kubusflate. ;Avsbker-Telementet kan imidlertid også bestå av minst ;én del ay et diamant oktaeder eller en di amantpyramide eller av et kubo-oktaeder eller en kubo-oktaedrisk pyramidestump, hvis sideflater inneholder krystallografiske oktaederfla ter og hvis grunnflate er en krystallografisk kubusflate, idet i det minste én ;av de mellom to og to oktaedriske sideflater opptredende kanter ;er således avrundet at den avrunding som danner lbpeflaten, inneholder en krysta 11 og ra f isk dodekaederfla te. Fortrinnsvis skal da noen av ove rf 1 ated elene være naturlige krystallflater. ;I ;Ved alle utfbrelser av oppfinnelsen blir fremstillingen ytterligere lettet, hvis alle de sideflater som begrenser lbpeflaten, er naturlige krystallflater, dvs. når lbpeflaten er begrenset av fire naturlige di amantkrysta 11 f later, nærmere bestemt krysta 11 og ra f iske okta eder f later. Denne utfbrelse er forsåvidt den beste av utf'dreisene i henhold til oppfinnelsen, da et sådant a vsbker--e1 ernent er meget motstandsdyktig mot slitasje og avrunding av avsbkerhjbrnet hhv. avlbpskanten, hvortil kommer at et sådant element neppe trenger noen bearbeidelse. Begrensningen bestående av fire oktaederflater gjelder for det tilfelle at 1engdeutvi de 1sen av den lbpeflate som er begrenset av bktaederflatene, forlbper omtrent i retningen av en krysta 11ograf isk kubusflate. ;Hvis lbpeflaten forlbper stort sett i retning av en krystallografisk dodekaederf late, opptrer der på stedet for de fire begrensende ok ta eder f later to og to naturlige oktaeder- og kubusflater. ;Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de på tegningen viste utf bre 1 se seksemp1 er. Avsokere1 ernentene er vist som avsbkermeier. Det som gjelder for disse gjelder på ;samme måte for avsbkérspisser eller -hjbrner, hvis man tar i betraktning at sådanne a vsbkerspisser og -hjbrner utgjor sterkt forkortede avsbkermeier. ;De betegnelser for de krysta 11 og ra f iske retninger og krystallflater som er anvendt ved beskrivelsen av avsbkerelementene, har de såkalte Miller'ske indekser, hvilket er vanlig i krystallografien, I denne forbinde1 se■kan der f. eks. henvises til boken "Kr ista 11ogra ph ie" av Prof. Dr. W. Bruhns, samling Gbschen, 1923, side 21, eller boken "Anorganische Chemie" av Walter Huckel, Verlag Akademische Ver 1ågsgese11scha ft, Leipzig Cl, 1950, side 164 og 165. ;Fig. 1 tjener til forenkling av de krysta 11ogra f iske begrep som er anvendt i beskrivelsen og viser i og for seg intet utfbrelseseksempel på oppfinnelsen, og fig. 2 viser i et koordinat-system de krystallografiske retninger for de på fig. 3a til 3d viste avsbkermeier som består av en del av et Oktaeder eller av en oktaedrisk pyramide^ fig. 4a - 4c tilsvarer forklaringsmessig sett fig. 2 og 3a til 3d, men gjelder for en avsbkermei som består av en del av et oktaeder, en oktaedrisk pyramide, et kubo-oktaeder eller en kubo-oktaedrisk pyramide, og fig. 5, 6a og 6b viser et utfbreiseseksempel på en avsbkermei som er fremstilt av en krystall av kubisk / oktaedrisk form. ;Eig. 1 viser et rettvinklet romkoordinatsystem, i hvilket der er vist en kubus og en oktaeder som er sammensatt av to oktaedriske pyramider. Disse former er de enkleste, fra hvilke den dia-mantkrystall som tilhbrer det regulære system, kan utformes. ;Noen av krystallflåtene er angitt ved indekser etter den Miller<*>ske betegningsmåte. Således er den venstre kubusflate betegnet med indeks (100), hvilket angir at denne flate skjærer X-aksen i det normede punkt 1, mens de to derpå fblgende sifre 0 angir at dette plan skjærer Y- og Z-aksen i det uendelige. Den venstre, ovre oktaederflate er betegnet med (111), da den skjærer både X-, Y-

og Z-aksen i det normede punkt 1. Til hbyre ved siden av ligger oktaederf laten (111), og bak denne oktaederf låtene (111) og (111). Av de nedre oktaederflater som tilhbrer den nedre oktaedriske pyramide, er flatene betegnet med (111) og (111). Endelig er det vist en dodekaederflate som forlbper gjennom en av kubusens diagonaler og angitt ved skravering og betegnet med (110). Dodekaederflatene forlbper på den ene side parallelt med en kubuskant og på den annen side' med en ok taederkant. Dodeka eder f 1 a ter kan fblgelig også betegnes som avflatinger av oktaederkantene.

På fig. 2 er også vist en kubus og et oktaeder betegnet hhv. med 1 og 3, hvis sistnevntes bvre halvdel utgjor en pyramide 2. Dennes spiss er imidlertid skåret av, således at den danner en krystallografisk kubusflate (001), som angitt ved f inskravering på samme måte som for den tilsvarende kubusflates vedkommende.-

I henhold til oppfinnelsen kan pyramiden 2 anvendes som avsbkermei, idet oktaederflåtene (111), (111) og (111) såvel som avfla-tingen av den ovre oktaederspiss vender mot registreringsbærerens overflate. Alle de beskrevne overflater av avsbkermeien danner den overflate av avsbkermeien som er vendt mot registreringsbærerens overflate. Denne overflate av avsbkermeien inneholder en flate, nemlig den finskraverte avflating, som er begrenset av fire krysta 11ograf iske okta ederf later. To av disse oktaederflater, nemlig den skraverte flate (Til) og den flate (111) som er forsynt med punktskraver ing og som ligger overfor den fbrste, forlbper under avsbkingen av registreringsbæreren i det vesentlige parallelt med relativhastighetens retning, som angitt ved pilen P, mens flaten

(001) danner lbpeflaten. I praksis er de kanter som befinner seg

i retningen P, avrundet og/eller avflatet. Avrundingene og/eller avflatingene skal i nærværende beskrivelse betraktes som 1bpeflater.

Pyramiden 2 har en kvadratisk grunnflate. Ved anvendelsen av en oktaedrisk pyramide som avsbkermei er det imidlertid ikke nbdvendig at grunnflaten er kvadratisk., De di amantkrysta 11 er som forekommer i naturen eller som er fremstilt syntetisk, har ofte ikke-kvadratisk grunnflate.

En sådan oktaedrisk pyramideteller rettere sagt en av-kortet pyramide,er på fig. 3a til 3d vist anvendt som en avsbkermei. Denne er med sine på fig. 3 synlige naturlige krystallflater (111),

(111) og (001) fastklebet til en mekanisk-e lektr isk trykk-svinger som fastholdes ved hjelp av en ikke vist holder. Pilen 8 angir opplagerkraften, med hvilken avsbkermeien hviler mot registreringsbæreren som på fig. 3c og 3d er betegnet med 5. Fig. 3b viser et snitt av avsbkermeien og svingeren 4 i opplagerkraftens 8 retning og på tvers av relativhastighetens retning, hvilken retning på fig. 3a er betegnet med P. Vinkelen mellom de naturlige oktaeder-, flater (111) og (111) som danner avsbkermei ens sideflater og begrenser lbpeflaten (001) og som er i det vesentlige parallelle med retningen P, danner en vinkel på ca. 70°. På fig. 3b er angitt den kant £jlo3,i forhold til hvilken det vertikale snitt er fort og på hvilken lbpeflaten (001) og oktaederflaten (111) skjærer hinannen.

Av fig. 3d fremgår det at også de to andre naturlige oktaederflater (111) og (111) begrenser en vinkel på "0°, idet denne figur viser et lengdesnitt av avsbkermeien ifblge fig. 3a i retning av relativhastigheten P og opplagerkraften 8. Lbpeflaten (001)

har en helning i forhold til retningen P som naturligvis forlbper parallelt med avsbkerplanet , dvs. parallelt med registreringsbærerens 5 overflate. Denne vinkel er 10° og kan ligge innenfor området 0° - 20°, fortrinnsvis 3° til 15°. Retningen av den krysta 11 ogra-fiske kubusflate (001) faller sammen med avsbkermeiens lbpeflate som er begrenset av oktaederflåtene og ligger således innenfor vinkelområdet mellom lbpeflaten og retningen P. Lbpeflaten (001)

berbrer avsbkerplanet i den såkalte avsbkerkant som står loddrett på retningen P og på opplagerkraften. Avsbkerplanet er i virkelig-heten intet reelt plan som faller sammen med registreringsbærerens makroskopiske overflate. Mikroskopisk betraktet er registreringsbærerens 5 overflate intet plan, men en flate som forlbper gjennom registreringsrillen.

Lbpeflaten (001) er symmetrisk til det symmetriplan 9

som står loddrett på den på fig. 3b viste kant £.11oj. Symmetrien refererer seg også til vinkelen mellom lbpeflaten (001) og oktaeder-flatene (111) hhv. (Til).

Mens ikke bare oktaederflåtene, men også lbpeflaten (001) ifblge fig. 3d kan være ubearbeidede krystallflater på en naturlig eller syntetisk krystall, er dette ikke tilfelle på fig. 3c. Her faller den krysta 11ograf iske kubusflate (001) sammen med avsbkerplanet, dvs. registreringsbærerens 5 makroskopiske overflate, mens avsbkermeiens lbpeflate som er begrenset av ok ta eder f later, heller en vinkel på 10°. Denne helning kan tilveiebringes ved sliping av okta ederspissen. Ved dette eksempel forlbper okta eder f latene

som begrenser den hellende lbpeflate, på tvers av retningen P, ikke bare omtrentlig, men nbyaktig parallelt med denne retning. Imidlertid har den krysta 11 og ra f iske kubusflate (001) også her en retning som ligger i v inke1området mellom den hellende lbpeflate og retningen P, da retningen av den krysta 11 og ra f iske kubusflate jo faller sammen med relativhastighetens retning.

På fig. 4a er der ved siden av kubusen 1, hvis dodekaederflate (Oll) er inntegnet, vist et oktaeder 7, hvis kanter er avflatet og fblgelig danner dodekaeder f later , av hvilke dodekaederf latene (Oll), (110), (TlO), (Tol) og (OlT) er vist. Ok t a ede r s p i s s e n e er vist delvis avflatet, idet avflatningene utgjor kubusflater,

av hvilke (OOl)og(OlO) er synlige. Den ovre del av det kubi sk-o.kta-edriske oktaeder 7 kan betegnes som en kub isk-dodekaedrisk-oktaedrisk avstumpet pyramide 6.

En sådan krystalls dodekaeder f late lar seg anvende som lbpeflate for en avsbkermei som er begrenset av ok ta eder f 1 ater.

Som eksempel skal velges dodekaederf laten (Oll) som er vist skravert og hvis skravering tilsvarer kubusens 1 dodekaederf late. Den av-stumpede pyramides 6 fremhevede dodekaeder f late (Oll) er begrenset av de naturlige oktaederf 1 ater (111) og (111). Under avsbkingen har relativhastigheten i forhold til registreringsbæreren f. eks. den ved pilen P angitte retning. Hvis der på tvers av denne retning legges et delsnitt gjennom krystallen, fås et snittbilde som vist på fig. 4b, hvor også opplagerkraftens 8 retning fremgår. Avsbkerplanet, dvs. registreringsbærerens makroskopiske overflate, forlbper loddrett på opplagerkraften. De naturlige oktaederf later

(111) og (111) begrenser en vinkel på ca. 110°. Den på fig. 4

av oktaederflater begrensede lbpeflate (Oll) kan forlbpe loddrett på opplagerkraften 8, dvs. i retningen P, eller også være svakt hellende i forhold til denne, hvilket tilsvarer det tilfelle som er vist på fig. 3d for en annen avsbkermei.

På fig. 4a er dodekaeder-, kubus- og oktaederflåtenes stbrrelsesforhold vist noe forvrengt for å lette forståelsen. Riktignok forekommer også krystallformer av den på fig. 4 viste art, men der er (såsom ved vanlige kubo-oktaedri ske, særlig syntetiske diamanter som forekommer i handelen) kubusflatene vesentlig stbrre og dodekaederflåtene vesentlig mindre og også kortere, således at kubusflatene blir åttekantet og de sider av åttekanten som stbter til oktaederflåtene, er vesentlig stbrre enn de som stbter til dodekaederflåtene. Oktaederflåtene er vesentlig mindre. Under disse forutsetninger viser fig. 4c et del-lengdesnitt gjennom dodekaederflaten (Oll) og de kubusflater (010) og (001) som begrenser denne flate. Kubusflatene danner en vinkel på 90°, mens hver av dem heller en vinkel på 135° i forhold til lbpeflaten (Oll). Lengdesnittet på fig. 4c forlbper i retningen P. Da flaten (Oll) imidlertid enten heller i forhold til retningen P, eller ikke heller (f. eks. under vinkelen 10° ifblge fig. 3d), er der på fig. 4c vist to retninger for relativhastigheten som er betegnet med Pl hhv. P2, hvor Pl. gjelder for det tilfelle at flaten (Oll) heller i forhold til relativhastighetens retning (i overensstemmelse med fig. 3d), mens dette ikke gjelder tilfellet P2.

Hvis dodekaederflaten (Oll) på fig. 4a benyttes som avsbkermeiens lbpeflate som er begrenset av naturlige oktaederflater, kan det tenkes et symmetriplan som står loddrett på den omtrentlige relativhastighets retning, hvilket også gjelder for den vinkel, under hvilken de tilstotende kubusflater heller i forhold til lbpeflaten (Oll). Ved anvendelsen av dodekaederflaten

(101) er dette imidlertid ikke tilfelle, da der ved dennes nedre ende ikke forekommer noen kubusflate. I dette tilfelle er det for avsbkingen bedre, hvis den kant som ligger mellom dodekaede r f 1 aten

(101) og kubusflaten (001) danner avsdkermeiens avsbkerkant.

Selvsagt kan også den lbpeflate som ved eksemplet iiblge fig. 4a ligger mellom okta eder f latene , være skrått slipt i overensstemmelse med fig. 3c.

Ved fig. 4c hhv. 3c og 3d kan den kubus- hhv. oktaederflate som begrenser avsbkermeien motsatt relativhastighetens retning, også være slipt således at denne begrensningsflate enten står loddrett på den av denne begrensningsflate begrensede lbpeflate, eller på avsbkerplanet. En sådan forholdsregel har imidlertid ikke vist seg nbdvendig, da det riktignok er viktig at a v - sbkerkanten er skarpt utformet, men det er ikke avgjbrende at denne skarphet er tilstede mikroskopisk sett, dvs. i nærheten av avsbkerkanten, og ikke er avrundet, mens vinkelen mellom de flater som danner denne avsbkerkant, ikke er viktig sålenge den ikke er altfor s tump.

Dimensjonene av de av oktaeder f låtene som begrenser a vsbkermeiens lbpeflate er ved avsbkere for trykkavsbking av billed-plater etter t e 11 lagr i ng s t ek n i kke n av s t b r r e 1 se s or de ne n noen få ] i. m. Dimensjonene retter seg etter ri 1 lebredden , da lbpeflaten skal

rage delvis ned i rillen til det relieff som danner signa 1 reg istre-ringens korteste bblgelengde. Når der foreligger en krystall, ved hvilken denne flate er stbrre enn nbdvendig eller ikke er tilstede, kan dette rettes på ved avsliping, idet man fremdeles bibeholder det fortrinn ved en utfbrelse ifblge oppfinnelsen at minst én del av de krystallflater som begrenser en del av avsbkermeien, kan være en naturlig eller en syntetisk krystalls naturlige krystallflater.

Da vinkelen mellom rillens flanker må være stbrre enn

den på fig. 3b og 4b angitte vinkel, glir de deler av avsbkermeiens (mest mulig avrundede) kanter som forlbper omtrent parallelle med relativhastighetens retning og som befinner seg i nærheten av avsbkerkanten,på rillens flanker, av hvilke i det minste den ene oppviser et over f latere 1 ief f som representerer signa 1 reg istrer ingen. De hjbrner som dannes av disse glidende kantdeler og avsbkerkanten, blir i sterkest grad utsatt for slitasje, således at de med tiden blir avrundet. Ved avsbkermeien i henhold til fig. 2 skjer den sterkeste påkjenning fblgelig i retning av kantene mellom til-sto tende oktaederflater, dvs. i retning av dodekaederflatene og

nettopp i den retning, i hvilken disse stort sett har sin stbrste slitefasthat og som tilsvarer retningen av oktaederkantene.

Ved en avsbkermei i henhold til fig. 4a er forholdene lignende, idet stbrrelsesforholdene mellom kubusflatene, dodekaederflatene^obtaederflåtene - som nettopp nevnt - må velges annerledes. Oa ligger den sterkeste påkjenning ved de hjbrner, hvor en kant mellom en dodekaederflate og en kubusflate stbter sammen med en kant mellom en oktaederflate og kubusflaten. Påkjenningen på kubusflaten faller omtrent sammen med retningen for den stbrste slitefasthet.

Fig. 5, 6a og 6b viser et ytterligere ut fbrelseseksempel på oppfinnelsen, ved hvilket en av tre naturlige flater, nemlig av to kubusflater ( (100) og en ekvivalent) og av en oktaederflate

(111) (prikk-skravert),dannet krys tallhjorne tjener som avsbker-hjbrne 10 og en mellom to naturlige kubusflater liggende kant tjener som lbpeflate 11. Lbpekanten kan ha en på fig. 6a og 6b antydet dodekaederfase. Det fremgår - hvilket også gjelder for de andre ut fbrelseseksempler - at der for hver krystall ved god krystallform foreligger flere muligheter for anvendelse av naturlige kanter og hjbrner som lbpeflate hhv. avsbkerhjorne. Som lbpekanter blir der imidlertid fbrst og fremst tale om de kanter som befinner seg mellom likeartede krystallografi ske krystallflater. Kantene mellom tilstøtende kubus- og oktaederflater kommer ikke på tale som lbpekanter, da slitefastheten er for liten i disse kant-retninger. Slitefastheten er optimal i retning av en uforstyrret kubusflates diagonaler, altså f. eks. i [lioj-retningen. Disse retninger er også tilstede i dodekaederflater og er også retninger med stor slitefasthet. Fblgelig oppnås ved avsbkerelementene ifblge oppfinnelsen lang levetid, hvis de nettopp nevnte, slitefaste retninger i krystallen forlbper omtrent parallelt med relativhastigheten eller ligger i vinkelområdet mellom lbpeflate og relativhastighet.

Fig. 6a viser en del av diamanten ifblge fig. 5 anvendt som avsbkermei 12 med avlbpskant 11 og avsbkerhjorne 10, hvilken mei er festet til en svinger 4. Fig. 6b viser avsbkerhjbrnet 10 i lorstbrret målestokk.

Av fig. 6b fremgår det at lbpekanten 11 oppviser en dodekaedrisk fase.

Tidligere er det blitt nevnt at også naturlige og syntetiske diamanter med stort sett samme fordel egner seg som avsbkermeier ved de beskrevne oppgaver. Egenskapene ved begge diamant-arter lar seg imidlertid forbedre i henhold til et videre trekk ved oppfinnelsen. Til forklaring av dette skal sliteprosessen under avsbkingen igjen nevnes. Slitasjen skjer åpenbart som folge av de mekaniske påkjenninger som diamanten er utsatt for. Imidlertid har den mekaniske påkjenning til folge en sekundærvirkning på grunn av den partielle opphetning av diamanten. Særlig de hjbrner og kanter som ligger an mot registreringsbæreren - de såka1te"hot spots blir sterkere oppvarmet og slites fblgelig også kjemisk sett.

Denne kjemiske slitasje av diamanten skyldes overflatens opptak av oksygen som allerede finner sted ved romtemperatur og tiltar med bkende temperatur. Derved dannes der over flateoksyder som ved temperaturer over 380° C spaltes i frie karbonoksyder. I luften skjer der fblgelig en kontinuerlig, langsom forbrenning av diamanten som på kjent vis ved temperaturer på over 700° C overlagres en grafittering av diamantoverflaten. Den nevnte forbedring består i at der tilveiebringes en kjemisk passivering av diamantens overflate også ved hbyere temperaturer. Her foreligger flere muligheter.

Således kan der oppnås en forbedring av s1 itefastheten

ved syntetiske diamanter hvis de dopes med nitrogen und«r fremstiiiingsprosessen. Ved denne nitrogentilsetning forbedres diamantens slagfasthet og dermed slitefasthet i betydelig grad.

En annen mulighet er å beskytte diamantoverflaten mot

varm og kald oksydasjon wri hjelp av et hydrolyse-ufblsomt siloxalskikt. I dette tilfelle blir diamantens overflate behandlet med silisium eller silisiumforbindelser, såsom si lisium-halogenider og silisium-hydrogen eller si 1 isium-halogen-hydrogen-forbindelser, fortrinnsvis i reduserende, altså hydrogenholdig atmosfære, men også i inertgass, såsom nitrogen eller edelgass, wd hbye tempera-

turer. I tilslutning dertil kan der også under den samme behand-lingsprosess finne sted en etterbehandling i oksygen eller en oksygenholdig atmosfære. Der oppstår på denne måte to forskjellig virksomme mekanismer som enten kan virke hver for seg eller i kombi nasj on.

Hvis diamanten tempereres i nærvær av silisium eller

en edelgass-atmosfære, vil der inn i diamantens overflate diffundere silisium. Da silisiumets damptrykk imidlertid er lavt, måtte man anvende meget hbye temperaturer for å oppnå en nevneverdig silisium-konsentrasjon i diamantoverflaten. I stedet for å glbde diamanten i nærvær av elementært silisium, er det derfor fordelaktigere å frembringe silisium i gassfasen under glbdeprosessen, idet man fortrinnsvis omsetter silan eller også silisium-tetraklorid eller silicokloroform i en reduserende atmosfære. Anvendes silan, har den tilsatte hydrogen bare til oppgave å virke som fortynne!ses- og bærergass, da man ikke kan anvende silan som en ren gass, da den er selvantennende og også da mengden av det frembragte silisium ville være for stor. Silan spaltes rent termisk i silisium og hydrogen. Anvendes silisium-tetraklorid eller silicokloroform eller en homolog forbindelse, har hydrogenet vdd siden av den oppgave å bevirke transport av silisiumforbindelser fra en vaskeflaske inn i ovnen, den oppgave å bevirke reduksjon av silisiumforbindelsen til elementært silisium i ovnens hete sone. I alle tilfelle må imidlertid konsentrasjonen av den anvendte silisiumforbindelse være således valgt at si 1 isiumtilbudet ikke blir for stort. Man leder derfor prosessen på den måte at der ikke kan opplbse seg mer silisium i diamantens overflate enn der nettopp kan dannes silisiumkarbid.

For fremgangsmåten er det imidlertid ikke noen nbdvendig forutsetning at det oppstår silisiumkarbid-dannelse, idet det er tilstrek-kelig når konsentrasjonen av silisiumet bare ligger i prosent-området eller under.

Den silisium-karbon-binding som danner seg ved inndiffusjon av silisium i diamanten, er kjemisk sett meget stabil, således at der allerede på denne måte oppnås en vesentlig forbedring. En ytterligere passivering av diamantoverflaten oppnås imidlertid også ved at der etter den nettopp beskrevne inndiffusjon av silisium foretas en behandling i oksygen eller oksygenholdig atmosfære ved temperaturer mellom 800 og 1200° C. Dette kan på enkel måte foregå ved at gassene veksles i glbderbret. Gjenstanden kan imidlertid også avkjbles i mellomtiden. Ved glddeprosessen i oksygen blir den silisium-dopede diamantoverflate oksydert, hvorved der både dannes karbonoksyder og si 1 isiumdioksyderj mens fbrstnevnte er flyktige, danner sistnevnte et amorft, fastheftende tynt skikt, idet prosessen utfores på den måte at dette skikt fortrinnsvis når en tykkelse på 50 - 100 Å. Ved denne behandling forandrer diamant-emnets form seg praktisk talt ikke. Kombinasjonen av silisium-dopet diamantoverflate og silisiumdioksyd-skikt benevnes "siloxalskikt". Et sådant skikt er fullstendig motstandsdyktig mot videre oksydasjon ved værelsetemperatur. Den har dessuten den fordel å være fullstendig stabilt overfor vann eller vanndamp ved værelsetemperatur.

Claims (11)

1. Avsakerelenent for en signalavsøker son er egnet til rilleføring og består av en diamant, hvilken signalavseker ved avsøking av de signaler som er registrert på en registrerings-barer (5), beveger seg med en relativhastighet i forhold til registreringsbæreren, idet avsøkereleraentets anleggsflate er avrundet og har en krystallografisk retning som er motstandsdyktig not slitasje og i hovedsaken er motsatt rettet avsøker-elementets relativbevegelse, karakterisert ved at i det minste de flater som begrenser avsøkerelementet (avsøkermeien 12, fig. 6a), består av diamantens naturlige krystallflater, således at det ferdige avsøkerelements krystallografiske innretting kan bestemmes på grunnlag av disse krystallflater.

2. Avsøkerelement i henhold til krav 1, karakterisert ved at avsøkerelementet (12) har en løpe-flate som er begrenset av en kant i den retning som er motsatt -elementets relativbevegelse.

3. Avsøkerelement i henhold til krav 2, karakterisert ved at en naturlig krystallflate avgrenser avsøkerelementet (12) i en retning som er motsatt relativ-bevegelsen og utgjer en del av den overflatedel på avsøker-elementet som er vendt mot registreringsbæreren.

4. Avsøkerelement i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert ved at krystallen utgjøres av en syntetisk fremstilt krystall.

5. Avsøkerelement i henhold til et av kravene 1-4, karakterisert ved at krystallen er en oktaedrisk krystall.

6. Avsøkerelement i henhold til krav 1, karakterisert ved at den overflate som under avsøkingen vender not registreringsbæreren (5)^ danner en vinkel med relativhastighetens (pilene P, Pl, P2) retning pfi mindre enn 20° og er begrenset av minst én naturlig oktaederflate ((111), (111),(111), (111)).

7. Avsøkerelement i henhold til krav 6, karakterisert ved at diamanten er rettet inn på en sådan måte at også en av dens krystallografiske kubusflater ((001)) ligger skrått ned en vinkel mindre enn 20° i forhold til relativhastighetens retning. B.

Avsøkerelement i henhold til krav 6 eller 7, karakterisert ved at den naturlige oktaederflate forløper omtrent parallelt med relativhastighetens retning.

9. Fremgangsmåte ved fremstilling av et avsekerelenent som består av diamant og i det minste er egnet for rilleføring og befinner seg i en signalavsøker som ved avsøking av et på en registreringsbærer lagret signal, har en relativhastighet i forhold til registreringsbæreren, i henhold til et av kravene 1-8, hvor avsøkerelementet utformes ned en avrundet anleggsflate som har en krystallretning son er motstandsdyktig mot slitasje og som er motsatt avsekerelenentets relativbevegelse, karakterisert ved at avsøkerelementet velges til å utgjøres av naturlige krystallflater, hvis krystallografiske innretting er definerbar og bestemmes ved hjelp av de naturlige krystallflater, således at avsøker-elenentets krystallografiske innretting i avhengighet av denne bestemmelse, bringes til å gi den krystallretning som er motstandsdyktig mot slitasje.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 9, karakterisert ved at der for innrettingen anvendes et av-søkerelement, hvis løpeflate er begrenset av en kant i den retning som er motsatt dets relativbevegelse.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 9 eller 10, karakterisert ved at der for den krystallografiske innretting anvendes et avsøkerelement son er begrenset av en naturlig krystallflate i en retning som er motsatt relativ-bevegelsen, idet denne naturlige krystallflate danner en del av den ytterdel av avsøkerelementet som vender mot registreringsbæreren.