石英晶振仪原理
石英晶振仪原理
2.2石英晶振监控的优缺点
优点：
1. 晶振法是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法。 2. 输出为电讯号,很容易用来做制程的自动控制 3. 对于厚度要求不严格的滤光片可以利用作为自动制程镀膜机 4. 镀金属时,石英监控较光学监控来的方便精确 缺点： 1. 厚度显示不稳定 2. 只能显示几何厚度,不能显示折射率 3. 一般精密光学镀膜厚度只用做参考,一般用作镀膜速率的控制
5.分离晶振传感器时，注意上半部分的镀金弹簧片不能弄脏、 变形，更不可断裂；保证每一个弹簧的三个脚的高度和弯曲 度（60度）都相等；放置时应将镀金弹簧片朝上平放在工作 台上，严禁反放。取出晶振片时要小心，不可使其滑动或掉 落，使之划伤或破裂。（整个过程必须戴乳胶手套，避免手 指上赃物接触其上） 6.镀膜时注意观察蒸发速率的变化情况，速率曲线出现异常 波动之后要能准确判定是否晶振片出现故障，并决定是否切 换； 晶振片要不要换主要看以下几方面： 蒸发速率出现明显异常，速率持续波动； 晶振片的表面明显出现膜脱落或起皮的现象
镀膜科技日新月异，对于镀膜工程师来说，如何根据不同的镀膜工艺选择最佳的晶 振片确实不易。下面建议供大家参考： 1）镀低应力膜料时，选择镀金晶振片 最常见的镀膜是镀Al、Au、Ag、Cu，这些膜层几乎没有应力，在室温下镀膜即可。 膜层较软，易划伤，但不会裂开或对基底产生负作用。建议使用镀金晶振片用于上 述镀膜，经验证明，可以在镀金晶振片镀60000埃金和50000埃银的厚度。 2）使用镀银或银铝合金镀高应力膜层 Ni、Cr、Mo、Zr、Ni-Cr、Ti、不锈钢这些材料容易产生高应力，膜层容易从晶体 基片上剥落或裂开，以致出现速率的突然跳跃或一系列速率的突然不规则正负变动。 有时，这些情况可以容忍，但在一些情况下，会对蒸发源的功率控制有不良作用。 3）使用银铝合金晶振片镀介质光学膜 MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2膜料由于良好的光学透明区域或折射率特性，被广泛 用于光学镀膜，但这些膜料也是最难监控的，只有基底温度大于200度时，这些膜 层才会与基底有非常良好的结合力，所以当这些膜料镀在水冷的基底晶振片上，在 膜层凝结过程会产生巨大的应力，容易使晶振片在1000埃以内就回失效。
石英晶体振荡器的基本原理
2、压电效应
若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。
石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。今天松季电子就为大家具体介绍石英晶体振荡器的基本原理。 ຫໍສະໝຸດ 1、石英晶体振荡器的结构
石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚 ，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。
3、符号和等效电路
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
石英晶振原理
石英晶振原理石英晶振是一种常见的振荡器元件，广泛应用于电子设备中，如时钟、计算机、通信设备等。
它具有稳定的频率、高精度和可靠性等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振原理。
首先，石英晶振利用了石英晶体的压电效应。
石英晶体在受到外力作用时会产生电荷，这种现象称为压电效应。
当外界施加压力或扭转石英晶体时，会使晶体内部产生电荷分布不均，从而产生电势差。
利用这一特性，可以将石英晶体作为振荡器元件，通过外加电压或电场来激发晶体的压电效应，从而产生稳定的振荡信号。
其次，石英晶振的工作原理还涉及到谐振原理。
谐振是指在受到外界激励时，系统产生最大振幅的现象。
石英晶振利用石英晶体的特定结构和尺寸，使其在特定的频率范围内具有谐振特性。
当外界施加的激励频率与石英晶体的谐振频率相匹配时，晶体将产生最大的振幅，从而产生稳定的振荡信号。
这种谐振特性使石英晶振具有非常高的频率稳定性和精度。
总的来说，石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振原理。
通过外加电压激发晶体的压电效应，并使其在特定频率范围内具有谐振特性，从而产生稳定的振荡信号。
这种工作原理使石英晶振成为一种非常重要的振荡器元件，被广泛应用于各种电子设备中。
除此之外，石英晶振还具有温度稳定性好、频率稳定性高、寿命长等优点，使其在电子领域中具有不可替代的地位。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用领域也在不断扩大，未来其在通信、计算机、汽车电子等领域的应用前景将更加广阔。
综上所述，石英晶振是一种基于石英晶体压电效应和谐振原理工作的振荡器元件，具有稳定的频率、高精度和可靠性等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用前景将更加广阔，将在各个领域发挥着重要的作用。
石英晶体振荡器
石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
一、石英晶体振荡器的基本原理1、石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。
其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。
2、压电效应若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。
反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。
如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
3、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。
当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。
一般L的值为几十mH 到几百mH。
晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。
由于晶片的等效电感很大，而C很小，R 也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。
晶振的工作原理
晶振的工作原理晶振（Crystal Oscillator）是一种电子元件，广泛应用于电子设备中，用于产生稳定的时钟信号。
它的工作原理基于晶体的压电效应和谐振现象。
1. 晶体的压电效应：晶振中使用的晶体通常是石英晶体。
石英晶体具有压电效应，即在施加压力或变形时会产生电荷。
这种压电效应是晶振工作的基础。
2. 谐振现象：晶振中的石英晶体是一个谐振器件，它具有特定的谐振频率。
当施加电压或电场时，晶体会以谐振频率振动。
这种谐振现象使得晶振能够产生稳定的时钟信号。
3. 晶振的电路结构：晶振通常由晶体振荡器（Crystal Oscillator）和放大器构成。
晶体振荡器负责产生稳定的振荡信号，而放大器则将振荡信号放大到适当的电平。
晶振的输出信号可以直接用于驱动其他电子设备。
4. 晶振的工作频率：晶振的工作频率由晶体的物理特性决定，通常在几千赫兹（kHz）到几十兆赫兹（MHz）之间。
不同的应用场景需要不同的工作频率的晶振。
5. 晶振的稳定性：晶振的稳定性是指其输出频率的精确度和长期稳定性。
晶振的稳定性受到多种因素的影响，包括温度变化、供电电压变化等。
为了提高晶振的稳定性，通常会采用温度补偿技术和电压调节技术。
6. 晶振的应用：晶振广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、电子钟表、汽车电子等。
它提供了稳定的时钟信号，保证了设备的正常运行。
总结：晶振是一种基于晶体的压电效应和谐振现象工作的电子元件，用于产生稳定的时钟信号。
它由晶体振荡器和放大器构成，工作频率通常在几千赫兹到几十兆赫兹之间。
晶振的稳定性受到多种因素的影响，为了提高稳定性，常采用温度补偿和电压调节技术。
晶振广泛应用于各种电子设备中，保证了设备的正常运行。
石英晶振原理
石英晶体谐振器From:欧阳联铂石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
一、石英晶体振荡器的基本原理1、石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。
其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的.为了防止Ag电极被氧化,一般在封装时充入N2。
下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。
图12、压电效应若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。
反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应,如图2所示。
如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
图23、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图3所示。
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。
当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。
一般L的值为几十mH到几百mH。
晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效(与晶片表面光滑度成反比,粗糙平整度影响R值,它决定了晶振80%的品质)，它的数值约为100Ω。
石英晶体振荡电路原理
石英晶体振荡电路原理
石英晶体振荡电路是一种利用石英晶体的特性来产生稳定频率
信号的电路。
石英晶体具有压电效应，当施加电压或者受到压力时，会产生机械振动。
这种振动会导致晶体产生电荷，从而形成一个谐
振回路。
在振荡电路中，石英晶体被放置在一个电路中，并与放大
器和反馈网络结合在一起。
当施加一个外部电压到石英晶体上时，
它会开始振动并产生一个稳定的频率信号。
这个信号可以被放大器
放大并输出，用于各种应用，比如计时、通信等。
石英晶体振荡电
路因其稳定性高、频率准确、温度稳定性好等特点，被广泛应用在
各种精密仪器和通信设备中。
石英晶体振荡器工作原理和应用
石英晶体振荡器工作原理和应用首先咱们来简单的了解下什么是石英谐振器，石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。
这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。
本文要给大家介绍下关于石英晶体振荡器的工作原理和应用。
石英晶体振荡器工作原理计算机都有个计时电路，尽管一般使用“时钟”这个词来表示这些设备，但它们实际上并不是通常意义的时钟，把它们称为计时器(timer)可能更恰当一点。
计算机的计时器通常是一个精密加工过的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以一定的频率振荡，这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。
有两个寄存器与每个石英晶体相关联，一个计数器(counter)和一个保持寄存器(holdingregister)。
石英晶体的每次振荡使计数器减1。
当计数器减为0时，产生一个中断，计数器从保持计数器中重新装入初始值。
这种方法使得对一个计时器进行编程，令其每秒产生60次中断(或者以任何其它希望的频率产生中断)成为可能。
每次中断称为一个时钟嘀嗒(clocktick)。
晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变。
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7.晶振片的回收利用 用过的晶振片可以重新利用，主要方法 有两种： 1）彻底除去晶振片上的膜层和电极，重新邮回厂家镀上电极。 2）利用金电极不溶于硫酸等强酸的特点，客户自行处理，将 晶振片上的膜层除去，重新利用。 但使用再处理晶振片时注意以下事项： 1）银铝合金溶于各种酸，不适合再处理。 2）酸祛除晶振片膜层时，必然对基底或外观有一定影响，初 始频率也会改 变，放入晶控 仪中会发现初始读数改变或显示 寿命降低，这些不会影响晶振片的基本功能，但晶振片的寿 命会大大降低。 振片清洗配方: 20%氟化氢铵水溶液，浸泡6小时以上，浸泡 后投入酒精擦拭，去水即可
2.2石英晶振监控的优缺点
优点：
1. 晶振法是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法。 2. 输出为电讯号,很容易用来做制程的自动控制 3. 对于厚度要求不严格的滤光片可以利用作为自动制程镀膜机 4. 镀金属时,石英监控较光学监控来的方便精确 缺点： 1. 厚度显示不稳定 2. 只能显示几何厚度,不能显示折射率 3. 一般精密光学镀膜厚度只用做参考,一般用作镀膜速率的控制
石英晶振简介
一：石英晶振的原理 二：膜厚控制仪原理 三：晶振片的选择 四：使用晶振片注意事项
一： 石英晶振的原理
1.1晶振片是怎么来的
科学家最早发现一些晶体材料，如石英，经挤压就象电池可产生电流（俗称压电 性），相反，如果一个电池接到压电晶体上，晶体就会压缩或伸展，如果将电流 连续不断的快速开关，晶体就会振动。 在1950年，德国科学家GEORGE SAUERBREY研究发现，如果在晶体的表面上 镀一层薄膜，则晶体的振动就会减弱，而且还发现这种振动或频率的减少，是由 薄膜的厚度和密度决定的，利用非常精密的电子设备，每秒钟可能多次测试振动， 从而实现对晶体镀膜厚度和邻近基体薄膜厚度的实时监控。从此，膜厚控制仪就 诞生了。 薄薄圆圆的晶振片，来源于多面体石英棒，先被切成闪闪发光的六面体棒，再经 过反复的切割和研磨，石英棒最终被做成一堆薄薄的（厚0.23mm，直径 13.98mm）圆片，每个圆片经切边，抛光和清洗，最后镀上金属电极（正面全 镀，背面镀上钥匙孔形），经过检测，包装后就是我们常用的晶振片了。 用于石英膜厚监控用的石英芯片采用AT切割，对于旋光率为右旋晶体，所谓AT 切割即为切割面通过或平行于电轴且与光轴成顺时针的特定夹角。AT切割的晶 体片其振动频率对质量的变化极其灵敏，但却不敏感于温度的变化。这些特性使 AT切割的石英晶体片更适合于薄膜淀积中的膜厚监控。
1.2晶振片的原理
石英晶体是离子型的晶体，由于结晶点阵的有规则分布，当发生机械变 形时，例如拉伸或压缩时能产生电极化现象，称为压电现象。例石英晶 体在9.8×104Pa的压强下，承受压力的两个表面上出现正负电荷，产生 约0.5V的电位差。压电现象有逆现象，即石英晶体在电场中晶体的大小 会发生变化，伸长或缩短，这种现象称为电致伸缩。
所以一台镀膜设备往往同时配有石英晶体振荡监控法和光学膜
厚监控法两套监控系统，两者相互补充以实现薄膜生产过程中工 艺参数的准确性和重复性，提高产品的合格率。
三 晶振片的选择
晶振片的电极对膜厚监控、速率控制至关重要。目前，市场上提供三种标准电极材 料：金、银和合金。 ► 金是最广泛使用的传统材料，它具有低接触电阻，高化学温定性，易于沉积。金最 适合于低应力材料，如金，银，铜的膜厚控制。用镀金晶振片监控以上产品，即使 频率飘移1MHz，也没有负作用。然而，金电极不易弯曲，会将应力从膜层转移到 石英基片上。转移的压力会使晶振片跳频和严重影响质量和稳定性。 ► 银是接近完美的电极材料，有非常低的接触电阻和优良的塑变性。然而，银容易硫 化，硫化后的银接触电阻高，降低晶振片上膜层的牢固性。 ► 银铝合金晶振片最近推出一种新型电极材料，适合高应力膜料的镀膜监控，如SiO， SiO2，MgF2，TiO2。这些高应力膜层，由于高张力或堆积的引力，经常会使晶振 片有不稳定，高应力会使基片变形而导致跳频。这些高应力膜层，由于高张力或堆 积的引力，经常会使晶振片有不稳定，高应力会使基片变形而导致跳频。银铝合金 通过塑变或流变分散应力，在张力或应力使基体变形前，银铝电极已经释放了这些 应力。这使银铝合金晶振片具有更长时间，更稳定的振动。有实验表明镀Si02用银 铝合金晶振片比镀金寿命长400%。
石英晶体膜厚控制仪有非常高的灵敏度，可以做到埃数量级， 显然晶体的基频越高，控制的灵敏度也越高，但基频过高时， 晶体片会做得太薄，太薄的芯片易碎。
所以一般选用的晶体片的频率范围为5~10MHz。在淀积过程 中，基频最大下降允许2~3%，大约几百千赫。基频下降太多， 振荡器不能稳定工作﹐产生跳频现象。如果此时继续淀积膜 层，就会出现停振。为了保证振荡稳定和有高的灵敏度，晶 体上膜层镀到一定厚度后，就应该更换新的晶振片。
随着镀膜规格指标的需求日益严格，晶振控制成为镀膜必备 的辅助或控制方法﹐如何正确有效地使用晶振片成为保证镀 膜质量的重点。所以为了使晶振片寿命最长，下面一些方法 和技巧供您参考： 1.安装镜片时，用塑料摄子来挟住晶振片的边缘，不要碰晶 振片中心，任何灰层，油污都会降低晶振片的振动能力。 2.保持探头的清洁。不要让镀膜材料的粉末和碎片接触探头 的前后中心位置。任何晶体和夹具之间的颗粒或灰层将影响 电子接触，而且会产生应力点，从而改变晶体振动的模式 3.维持探头的冷却水温度在20~40°C之间。如果可以将温 度误差保持在1-2℃范围内，效果更佳。 4.选择晶振片时，要选择表面光滑、颜色较为统一晶振片， 表面有划伤或赃物的不可以使用；
石英晶体压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸，切割类型而且还 取决于芯片的厚度。当芯片上镀了某种膜层，使芯片的厚度增大，则芯 片的固有频率会相应的衰减。石英晶体的这个效应是质量负荷效应。石 英晶体膜厚监控仪就是通过测量频率或与频率有关的参量的变化而监控 淀积薄膜的厚度。
石英晶体法监控膜厚，主要是利用了石英晶体的压电效应和质量负荷效 应。
镀膜科技日新月异，对于镀膜工程师来说，如何根据不同的镀膜工艺选择最佳的晶 振片确实不易。下面建议供大家参考： 1）镀低应力膜料时，选择镀金晶振片 最常见的镀膜是镀Al、Au、Ag、Cu，这些膜层几乎没有应力，在室温下镀膜即可。 膜层较软，易划伤，但不会裂开或对基底产生负作用。建议使用镀金晶振片用于上 述镀膜，经验证明，可以在镀金晶振片镀60000埃金和50000埃银的厚度。 2）使用镀银或银铝合金镀高应力膜层 Ni、Cr、Mo、Zr、Ni-Cr、Ti、不锈钢这些材料容易产生高应力，膜层容易从晶体 基片上剥落或裂开，以致出现速率的突然跳跃或一系列速率的突然不规则正负变动。 有时，这些情况可以容忍，但在一些情况下，会对蒸发源的功率控制有不良作用。 3）使用银铝合金晶振片镀介质光学膜 MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2膜料由于良好的光学透明区域或折射率特性，被广泛 用于光学镀膜，但这些膜料也是最难监控的，只有基底温度大于200度时，这些膜 层才会与基底有非常良好的结合力，所以当这些膜料镀在水冷的基底晶振片上，在 膜层凝结过程会产生巨大的应力，容易使晶振片在1000埃以内就回失效。
四：使用晶振片的注意事项
毫无疑问，晶振片是比较敏感的电子组件。用作镀膜的时候， 晶振片可以测量到膜厚0.000000000001克重的变化，这相 当于1原子（atom）膜厚，而且，晶振片对温度也很敏感， 对1/100摄氏温度的变化也能感知。
另外，晶振片对应力的敏感也很大，在一些特别的镀膜过程 中可以感知已镀膜的晶振片冷却后膜层原子的变化。 例如对 常用MgF2增透膜﹐300度时膜硬度是平时的2倍，冷却时会 产生巨大的应力，
m A M dM A Q d
A是受镀面积，ρM为膜层密度，ρQ为石英密度等于2.65g/cm3 。于是 △d=（ ρM / ρQ ） △dM，所以 镀膜时膜厚增量产生的晶体频率变化:
M f 2 f d M Q N
式中S称为变换灵敏度. 对于一种确定的镀膜材料,ρM为常数,在膜层很薄,即沉积的膜层质量远 小于石英芯片质量时,固有频率变化不会很大.这样我们可以近似的把S看成 常数,于是上式表达的石英晶体频率的变化△f与沉积薄膜厚度△dM有了一 个线性关系.因此我们可以借助检测石英晶体固有频率的变化，实现对膜厚 的监控。显然这里有一个明显的好处，随着镀膜时膜层厚度的增加，频率 单调地线性下降，不会出现光学监控系统中控制信号的起伏，并且很容易 进行微分得到沉积速率的信号。因此，在光学监控膜厚时，还得用石英晶 体法来监控沉积速率，我们知道沉积速率稳定队膜材折射率的稳定性、产 品的均匀性重复性等是很有好处和有力的保证。
石英晶体的固有频率f不仅取决于几何尺寸和切割类型，而且还取决于厚 度d，即 f=N/d，N是取决与石英晶体的几何尺寸和切割类型的频率常数。 对于AT切割的石英晶体，N=f ·d=1670Kc· mm。 石英晶体厚度增量产生的晶体频率变化:
f
N d d2
物理意义是：若厚度为d的石英晶体厚度改变 △d，则晶振频率变化 △f, 式中的负号表示晶体的频率随着膜厚的增加而降低.然而在实际镀膜时, 沉积的是各种膜料,而不都是石英晶体材料,所以需要把石英晶体厚度增 量△d通过质量变换转换成膜层厚度增量△dM,即
此图为膜系镀制过程中部分频率与厚度关系图。
二：膜厚控制仪原理
石英晶体振荡测厚仪
真 英尺
膜厚控制仪
挡板控制
电源
0 - 10 VDC 控制电压
组件 控制仪 振荡包 (XIU) 连接法兰 探头 晶片
膜厚控制仪用电子组件引起晶振片的高速振动，约每秒6百 万次（6MHz），镀膜时，测试每秒钟振动次数的改变，从 所接受的数据中计算膜层的厚度。为了确保晶振片以6MHz 的速度振动，在真空室外装有“振荡器”，与晶控仪和探头 接口连接，振荡器通过迅速改变给晶振片的电流使晶振片高 速振动。一个电子信号被送回晶控仪。 晶控仪中的电路收到 电子信号后，计算晶振片的每秒振速。这个信息接着传送到 一个微处理器，计算信息并将结果显示在晶控仪上： 1）沉积速率 (Rate) （埃/秒） 2）已沉积的膜厚 (Thickness) （埃） 3）晶振片的寿命 (Life) (%) 4）总的镀膜时间 (Time) （秒） 更加精密的设备可显示沉积速率与时间的曲线和薄膜类型。