Fields of Research

Schwingquarze als massensensitive Sensoren

1959 wurden die seit längerer Zeit in der Elektrotechnik verwendeten Schwingquarze von Sauerbrey erstmals zur Wägung kleiner Massen eingesetzt. Die Abbildung zeigt einen 10 MHz-Schwingquarz mit AT-Schnitt, wie er von uns in der Sensorik eingesetzt wird.

AT-Schwingquarz

Dabei wird in diesen Volumenwellen-Bauelementen wird durch Anlegen einer elektrischen Wechselspannung eine Welle im Inneren eines piezoelektrischen Materials erzeugt. Im Gegensatz zu den Oberflächen-Bauelementen bringen diese Wellen das Substrat vollständig zum Schwingen. Dabei können Volumenschwingungen unterschiedlichster Art durch eine geeignete Wahl des Quarzschnitts erzeugt werden.

Schnittrichtungen im Quarz

Die Dickenscherschwingung zeichnet sich wegen ihrer hohen Frequenz als die empfindlichste Volumenschwingung für die Massenwägung aus. Deshalb werden ausschließlich Quarze mit AT- oder BT-Schnitt, die eine Dickenscherschwingung ausführen, in der Sensorik verwendet. Die Schichtwägeempfindlichkeit für solche Quarze liegt bei 1,8 10^-8 g/cm² für einen 5 MHz Quarz und 4,4 10^-9 g/cm² für einen 10 MHz Quarz.

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