Diese Erläuterung beschreibt die kristallographischen Achsen eines synthetischen Quarzkristalls und die verschiedenen Schnittarten (AT-, BT- und SC-Schnitt), wie sie bei der Herstellung von Schwingquarzen verwendet werden.
1. Kristallstruktur von Quarz
Quarz (SiO₂) kristallisiert im trigonalen Kristallsystem. Die Struktur besteht aus einem Netzwerk aus SiO₄-Tetraedern, die spiralförmig entlang der Z-Achse (auch c-Achse genannt) angeordnet sind.
2. Kristallographische Achsen
Ein synthetischer Quarzkristall besitzt folgende Hauptachsen:
- a₁-, a₂-, a₃-Achsen (x-Achsen): In einer Ebene, 120° zueinander.
- Z-Achse (c-Achse): Entspricht der optischen Achse.
- Y-Achse: Elektrische Achse, senkrecht zur Z-Achse.
3. AT-Schnitt
Der AT-Schnitt ist ein geneigter Schnitt (ca. 35,25°) gegen die Z-Achse in der X-Z-Ebene. Er wird verwendet, um temperaturstabile Schwingquarze herzustellen. Die Schwingung erfolgt dabei in der Plattenebene (Planar Mode).
4. Weitere Quarz-Schnittarten
Ein Vergleich der wichtigsten Schnittarten:
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Merkmal |
AT-Schnitt |
BT-Schnitt |
SC-Schnitt |
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Schnittwinkel |
~35,25° gegen Z |
~49° gegen Z |
~34° gegen Z, 22,5° gegen Y |
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Temperaturverhalten |
Sehr gut |
Mittel |
Exzellent |
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Frequenzstabilität |
Gut |
Mittel |
Sehr hoch |
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Mechanische Stabilität |
Hoch |
Etwas geringer |
Sehr hoch |
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Anwendung |
Standard-Schwingquarze |
Uhren, günstig |
Raumfahrt, Präzisionsgeräte |
5. Fazit
Die Wahl des Schnitts beeinflusst maßgeblich die Eigenschaften eines Quarzresonators. Während der AT-Schnitt weit verbreitet ist, bieten der BT- und insbesondere der SC-Schnitt spezialisierte Vorteile in Bezug auf Temperaturkompensation und mechanische Stabilität.
