β相水晶の圧電特性と温度センサへの応用

摘要

Quartz has been widely used for resonators and filters because of its excellent electromechanical characteristics. Quartz has a transition temperature, T_c, at 573 ℃. The electromechanical characteristics of quartz have been well investigated for a-phase(below T_c), however the characteristics in β-phase have not been well clarified. We investigated the piezoelectric properties of β-quartz plates from about 600 ℃ up to 900 ℃. Clear piezoelectric resonances with high quality factors were observed. By using the large frequency temperature coefficient, β-phase quartz can be applicable to temperature sensors in high temperature region above 600 ℃. We proposed also an unwired set-up using the β-phase quartz temperature sensor.%水晶は極めて安定な圧電材料であり，安定で小型な発振素子やフィルタなどで広く用いられている．水晶振動子の特性は結晶の切断方位や振動のモードに依存し，周波数温度特性は常温付近ではよく研究されている．一方573℃以上の高温域（β相）での研究や応用はほとんど見当たらない．本論文では，β水晶における大きな周波数温度特性に着目し温度センサとして利用することを提案する．そのためのβ水晶の圧電振動に関係する諸定数について詳細こ検討した．また，温度センサの提案に加え検出方法のワイヤレス化の可能性についても考察した．