石英晶片镀膜频率监控技术研究

石英晶片镀膜是石英晶体谐振器生产中的重要工序之一,通过控制镀膜厚度使石英晶片谐振频率达到目标值.传统的镀膜采用时间控制方法,膜层厚度取决于镀源材料蒸发速率和镀膜时间,用该方法石英晶片谐振频率的控制精度较低.为提高石英晶片的镀膜精度,提出了基于晶体微量天平原理的晶片镀膜过程频率监控方案.重点探讨了镀膜过程中石英晶片和标晶谐振频率变化与镀膜厚度之问的关系,并通过实验给出石英晶片和标晶表面膜层沉积质量的比率关系.设计了监控晶片谐振频率的振荡器电路.实验证明,将研究的石英晶片镀膜监控技术应用于生产实际,可以显著提高镀膜后的石英晶片谐振频率的控制精度,具有较高的实际应用价值.     

药品包衣厚度测量系统晶振频率分析及实验研究

为提高药品包衣效果和包衣质量,针对包衣厚度在线监测问题,提出基于石英晶体谐振原理的包衣厚度测量方法。利用石英晶体的压电效应原理分析石英晶体谐振片厚度剪切振动的谐振频率与包衣厚度之间的函数关系,使用等效密度法建立有限元模型并分析石英晶体谐振器在不同膜厚情况下的模态和谐振频率,理论和有限元分析结果均表明晶片的谐振频率随薄膜厚度的增加而降低,且呈近似的线性关系,检测灵敏度约为12 k Hz/μm。使用石英晶体微天平系统进行包衣厚度的测量实验,实测厚度和分析结果具有很好的一致性。研究结果表明基于石英晶体谐振的膜厚测量法可以应用于制药包衣厚度的实时测量。     

零相位法石英晶片测试技术研究

研究符合IEC标准的石英晶片测试技术,介绍了π网络零相位法石英晶片测试系统的设计,分析了测头气隙对测试精度的影响.所设计的系统在90MHz的测试范围内,谐振频率的重复测试精度达到±10ppm.     

石英晶体膜厚监控仪的探测特性分析

本文介绍了压电石英晶体谐振器测量沉积膜厚度及速率的工作原理。根据石英晶体和沉积膜的切变模型弹性声阻抗理论,严格推导出了沉积一种材料膜时组合系统的谐振频率变化与沉积层材料声阻抗之间的最正确的理论关系式,并且进而导出了沉积多种材料膜系时的非常有用的正确关系式。这些关系式为认识和使用石英谐振器粘确监测沉积膜提供了科学依据。     

数字式石英晶体温度计

一、概述石英谐振器(简称晶体)已经成为现代电子技术中不可缺少的器件之一。石英谐振器中晶片的切型不同,频率温度特性也大不一样,其中频率温度系数大且线性好者,便可用来测量温度,这类晶体称为测温晶体。石英晶体温度计是通过测量测温晶体的谐振频率来测量温度。与电压、电流等模拟量相比,频率计量最容易实现高精度,所以,石英晶体温度计具有稳定度高,重现性好,牢固可靠,可远距离隔测,便于实现数字化等优点。因此,国外在六十年代已出现数字式石英晶体温度计。测温晶体所采用的晶片切型有一次转角的Y0°、Y+5o、Y+26°、Y-30°等,两次转角的有所谓“LC”(Lienear Coefncient)切型。在摄氏上百度的温度范围内,它们的频率温度     

周期铁电畴压电陶瓷的制备工艺和频谱特性

采用了半导体光刻工艺、压电陶瓷极化工艺相结合的方法制备了多晶压电陶瓷周期畴结构。设计了周期极化所用高电压的脉冲波形、脉冲极化电压、脉冲宽度和脉冲个数。通过频谱分析可以得知:周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率决定于压电陶瓷周期铁电畴的半周期厚度,而不是决定于压电陶瓷的总厚度。周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率相应得到了提高,并且在其附近的Cs值达到了负值。     

大功率夹心式压电换能器结构参数计算分析及设计

基于一维纵振理论和机电等效原理,得到了单匹配层夹心式压电换能器辐射声压级的计算公式,通过该公式对换能器结构参数对其谐振频率和辐射声压级(sound pressure level,SPL)的影响进行了计算分析。计算结果表明:换能器径向尺寸对谐振频率的影响不大,但前盖板径向尺寸的增大会提高辐射声压级;纵向尺寸的增大会使换能器系统谐振频率降低,但增加前盖板厚度,或增大前后盖板厚度比,有利于辐射声压级的提高;增加压电晶片的片数、厚度和面积都可使换能器辐射声压级提高;换能器发射端增加匹配层能有效提高辐射声压级,匹配层的厚度和密度对声压级幅值和带宽有影响。依据计算结果,进行了给定指标要求的换能器的设计计算。     

关于真空激光减薄薄膜技术的研究

本文提出了一种新颖的可精确、快速、清洁的减薄薄膜的技术--真空激光减薄技术.即指利用激光器发出的脉冲激光束聚焦成直径很小的光斑,调节到适当的能量密度,对真空环境中的薄膜层进行高速扫描,从而减薄膜层.实验中,将此种技术对石英晶片表面膜层进行减薄.根据石英晶振谐振频率与其表面膜层厚度之间的反比关系,来间接测量激光对于石英晶振的膜厚减薄量.实验证实了真空激光减薄方法的可行性.膜层减薄厚度最小可达15.9 A,对应频率改变量为12 Hz,亦即频率改变量可达2 ppm以下.减薄速率可达到每秒1～2个石英晶振片.     

石英晶体负载谐振频率的计算法测量研究

石英晶体负载谐振频率是石英晶体测试参数中的一个重要指标,其测试方法主要有三种,模拟测试法、实体电容法以及计算法.针对石英晶体负载谐振频率的计算法测量进行了理论分析与研究,同时,在IEC-444标准所规定的测量石英晶体电参数的方法-π网络零相位法的基础上,设计了适用于计算法测量负载谐振频率的测量系统,实验表明,在1 MHz～125 MHz的频率范围内,通过该系统由计算法测量得到的石英晶体负载谐振频率的精度能达到±3×10-6,能够满足工业生产的要求.     

周期铁电畴压电陶瓷的制备和频谱特性研究

研究了复合结构的周期铁电畴压电陶瓷以及通过外加电场反向极化法制 备的周期铁电畴压电陶瓷的厚度切变模式. 分析了两种方法制备的周期铁电畴 压电陶瓷的频谱特性, 得出了铁电畴周期结构可以很好地抑制来源于纵向或径 向振动的高次泛音的不良影响和通过外加电场反向极化法制备小周期铁电畴提 高厚度切变模式谐振频率的方法, 从而可以通过调整周期大小制备出在一定频 率范围内呈现出具有感性的压电陶瓷.     

固贴式薄膜体声波谐振器性能受压电材料的影响分析

利用Math CAD软件对固贴式薄膜体声波谐振器(SMR-FBAR)器件建立数学模型进行仿真,分析了不同压电薄膜材料和厚度,不同电极材料和厚度对FBAR器件谐振特性的影响。采用射频磁控溅射方法制备氮化铝(AlN)薄膜,利用扫描探针显微镜中的压电力显微镜(PFM)模块对AlN薄膜的压电性能进行了测试。得到主要结论为:复合FBAR的谐振频率因为增加了电极厚度因素相比理想FBAR的谐振频率偏低;压电材料的机电耦合系数对器件带宽起决定性作用,器件的机电耦合系数正比于材料的机电耦合系数;AlN具有较高的压电系数,可以有效提升器件性能,增大带宽,适合作为压电薄膜材料;采用小尺寸压电薄膜和电极厚度有益于提高器件的频率。     

用于超声电机的压电陶瓷的探讨

在测试了国外超声电机用压电陶瓷晶片的性能以后,提出超声电机用压电晶片必须具备五高一低的特性,并制备出适用的压电晶片,经过多种振动模式超声电机的实际试用达到良好的效果。并进一步讨论了超声电机用陶瓷晶片深入研究的方向。     

铷原子频标中微波谐振腔加载特性的微扰法分析

本文用微扰法分析了铷原子频标中圆柱形谐振腔内紧贴内壁加载一薄玻璃腔泡后对谐振腔谐振频率产生的影响.通过理论推导得到了由玻璃介质引起的谐振频率偏移的解析式,并对TE011模的谐振频率与玻璃厚度、径向长度的关系进行了数值计算与分析,得到了该种谐振腔的谐振频率随介质厚度和径向长度的不同而发生变化的曲线.结果表明,谐振腔加载玻璃腔泡后的谐振频率较空腔时变小,但随着腔壁厚度增大逐渐减小,而随着径向长度增大谐振频率先减小而后增大.以上结论对于微波谐振腔在原子频标中的设计应用有着一定的指导价值.     

阶梯形变幅杆的频率特性分析

计算了圆柱截面阶梯形变幅杆的一阶到六阶纵振动模式的谐振频率,较系统地分析研究了带与不带过渡段的阶梯杆之谐振频率随其粗细段长度比和直径比的变化规律,得到了一些新结果。用两种方法计算谐振频率:一种是求解一维近似解析频率方程,计算程序用MATLAB编制。另一种是用有限元仿真数值计算,利用ANSYS软件,且适合对于任意材料和几何参数的圆截面阶梯杆的任意阶谐振频率的计算。有限元计算与一维近似理论计算得到的频率的变化趋势基本一致。所给频率变化趋势对于变幅杆的设计和加工都能提供参考。在相当大的阶梯杆几何参数空间内,一阶谐振频率随变幅杆粗段与过渡段长度而相应减小。对于实测频率比所期望值高的变幅杆进行频率调整时可以利用上述性质。     

石英音叉谐振式温度敏感元件设计

针对高精度温度测量需求,设计了一种新切型石英音叉谐振式温度敏感元件,通过悬臂梁弯曲振动微分方程理论计算和有限元预应力大形变模态仿真,分析了敏感元件的温频特性.采用石英MEMS加工工艺,研制出石英谐振式温度敏感元件,封装成测试样机,搭建温度测试平台并对原理样机进行性能测试.与理论计算和有限元仿真结果进行比对,可知理论计算和有限元仿真能准确反映出敏感元件的温频特性.在-40~60℃的温度范围内,样机的测试结果为:标称频率为67 377.656 Hz,灵敏度为-0.71 Hz/℃,一阶频率-温度系数为-1.225 1×10~(-5)℃~(-1),重复性为0.022%,迟滞为0.054%.     

钢材混料的快速检测

钢材混料(普遍现象大多为线材)如何在现场快速检测,区分出各类钢材牌号,常常成为使用单位的难题。经过实践,成功实现了简易实用的快速检测方法,现介绍如下: 使用江苏无锡无线电九厂生产的HB3—1C1型超声波数显硬度计。 1.镍杆振动信号经压电晶片拾取送入激励放大器,转入脉冲放大器整形限幅成方波进行本级功放,此信号由鉴频器转换成电流,由表头指示出来,如图1。 2.被测钢材不分板材、线材与面积大小,被测件厚度不小于2毫米均可测试。被测件表面光洁度不低于R.3.2,测试速度3～5秒。当镍杆测头与测件接触时,产生谐振频率,随之传给表头,谐振频…     

弱粘接结构中谐振频率与刚度比的数值研究

利用超声波垂直入射的方法,研究了粘接层界面具有弹簧模型的边界条件下,波的反射系数与谐振频率的关系。首先,利用粘接层界面的一次反射导出切向和法向刚度比表达式;其次,推导了粘接层界面存在多次反射和透射时刚度比、谐振频率及反射系数之间的关系,得到了弱粘接结构的反射系数随着不同刚度比的变化规律;最后,分析了弱粘接层厚度的变化对谐振频率的影响。理论分析和数值计算的结果表明:随着刚度比的增加,谐振频率向高频方向漂移;并且,随着粘接层厚度的增加,粘接结构将出现多阶谐振频率。     

石英晶体元件负载谐振频率测量技术的研究

在分析与对比三种测量石英晶体元件负载谐振频率方法的基础上,设计适用于测量法的π网络与整个测量系统,采用自动网络分析仪测量晶体的阻抗,采用测量法测出负载谐振频率.实验表明,在1 MHz～200MHz频率范围内,系统对负载谐振频率重复测量一致性能达到士1×10-6以内,在30 MHz～200MHz频段,测量误差达到士2×10-6以内.     

钽酸锂单晶材料的横向场激励特性

用(yxl)-16.51°切型的钽酸锂(LiTaO3)加工制作两个电极在同一基板平面的横向场激励器件来验证该材料的横向场激励特性.理论上用扩展的Christoffel-Bechmann方法计算了LiTaO3材料的横向场激励机电耦合系数,其c模式值最大为37.9%.实验结果表明在空气中横向场激励在5.257MHz频率附近引起了一个明显的谐振主峰,谐振处阻抗为727ω;在液体中由于液体模拟电极的作用而形成了厚度场激励,使其在5.695MHz附近产生了另外一个谐振主峰.通过对声波相速度和谐振频率的计算也验证了实验结果.     

SK-3型石英晶体振荡膜厚监控仪

石英晶体振荡膜厚监控仪是真空镀膜时对薄膜厚度增长进行动态监控的仪器。它可配备在真空电阻蒸发源以及电子束蒸发源的镀膜机上,用来监控金属膜、半导体膜和介质膜的厚度变化。该仪器采用荧光数码管显示频率变化结果,字迹清晰,读数方便。石英晶体具有压电效应,它的固有振荡频率取决于晶体切割类型和晶体的质量(包括晶