# クリスタルゲージ ###### tags: `真空計` ・測定圧力範囲：大気圧から $1×10^{-2}$ Pa, 信頼性の高い測定が可能. ・測定原理：水晶振動子の共振インピーダンスが圧力応じて変化するという現象を利用. (熱源 (フィラメント) を持たないため, 安全であることが特徴) もう少し定性的に述べるなら, 水晶振動子の振動が気体の衝突によって減衰する現象すなわち粘性力を測定して圧力に換算している. ・用途：真空装置の粗引き圧力の測定, チェンバーの大気ベント[^1]検出用の圧力スイッチ, プロセス圧力[^2]の測定 等 [参考] 　https://www.canon-anelva.co.jp/products/component/vacuum/vac_detail09.html 　＊2021/9/6 現在 Toroidal 装置で使用しているクリスタルゲージと同じ型番の紹介ページ 　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvsj2/59/9/59_16-LC-031/_pdf/-char/ja ### では, 水晶振動子とは何か？ <span>　</span>まず, 水晶の化学式は $SiO_2$ (二酸化ケイ素) であり, 石英と呼ばれている. 石英のようにおよそ $10^7 \Omega m$ 以上の抵抗率を持つ材料を誘電体という. 絶縁体とはほぼ同意義だが, 電流を通さないだけでなく外部からの電界の印加により内部に電気分極 (polarization) が誘起される点に着目した呼び方である. <span>　</span>規則的な結晶構造を持つ誘電体には, 電界の印加により電気分極と共に寸法の伸縮または形の変化が起こるものが存在する. この性質を圧電性 (piezoelectricity) と呼ぶ. より正確に述べると, 圧力を加えて圧力に比例した分極 (表面電荷) が現れる現象のことを**圧電効果** (piezoelectric effect) といい, 反対に電圧を印加すると圧電体自体が変形する現象を**逆圧電効果**という. <span>　</span>水晶振動子は水晶の持つ圧電性を利用し, その機械的共振から一定の周波数を生み出す素子のことである. 主な役割として, 安定した周波数を維持することができること・規則正しい基準信号を作り出すことの2点が挙げられる. 1つ目の特徴からスマートフォンなどのデバイスでそれぞれの機器に割り当てられた周波数を維持し, 電波の送受信を可能にしている. 2つ目の特徴を利用した例として, パソコンに含まれるCPUをはじめと下メモリーなどのIC同士の動作のタイミングを合わせることが存在する. <center>誘電性と圧電性の関係</center> <span>　</span> <center> <img src='https://i.imgur.com/OqWzqRZ.png' width='200'> </center> [参考] ・https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/crystal-oscillators-guide　　　　 ・https://www.jstage.jst.go.jp/article/essfr/1/4/1_4_4_46/_pdf ・https://www.sii.co.jp/sct/quartz.html ・https://engineer-education.com/crystal-resonator/ [^1]:大気開放すなわち大気を導入すること [^2]:一次圧力(一次測(そく)圧力(=バルブ上流の圧力)と同意義か？)のこと (参考:https://www.asahi-et.com/product/control/000015.html)