क्रिस्टल ऑसिलेटर

Crystal oscillator
	A miniature 16 MHz quartz crystal enclosed in a hermetically sealed HC-49/S package, used as the resonator in a crystal oscillator.
प्रकार	Electromechanical
Working principle	Piezoelectricity, Resonance
आविष्कार किया	Alexander M. Nicholson, Walter Guyton Cady
First production	1918
Electronic symbol

क्रिस्टल दोलक एक इलेक्ट्रॉनिक दोलक परिपथ है जो एक दाबविद्युतिकी क्रिस्टल को आवृत्ति-चयनात्मक तत्व के रूप में उपयोग करता है। ^[1]^[2]^[3] डिजिटल एकीकृत परिपथ के लिए एक स्थिर घड़ी संकेत प्रदान करने के लिए, और रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर के लिए आवृत्तियों को स्थिर करने के लिए, क्वार्ट्ज कलाई घड़ी की तरह, दोलक आवृत्ति का उपयोग अक्सर समय का ट्रैक रखने के लिए किया जाता है। दाबविद्युतिकी अनुनादक का सबसे आम प्रकार एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल है, इसलिए उन्हें शामिल करने वाले दोलक परिपथ को क्रिस्टल दोलक्स के रूप में जाना जाने लगा है।^[1] हालांकि, इसी तरह के परिपथ में पॉलीक्रिस्टलाइन सिरेमिक सहित अन्य दाबविद्युतिकी सामग्री का उपयोग किया जाता है।

क्रिस्टल दोलक एक विद्युत क्षेत्र के तहत एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के आकार में मामूली बदलाव पर निर्भर करता है, एक संपत्ति जिसे इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन या उलटा दाब वैद्युत्िटी के रूप में जाना जाता है। क्रिस्टल पर इलेक्ट्रोड पर लगाया जाने वाला वोल्टेज इसे आकार बदलने का कारण बनता है जब वोल्टेज हटा दिया जाता है, तो क्रिस्टल एक छोटा वोल्टेज उत्पन्न करता है क्योंकि यह अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। क्वार्ट्ज एक स्थिर गुंजयमान आवृत्ति पर दोलन करता है, लेकिन बहुत अधिक क्यू कारक (दोलन के प्रत्येक चक्र पर कम ऊर्जा हानि) के साथ एक आरएलसी परिपथ की तरह व्यवहार करता है। एक बार क्वार्ट्ज क्रिस्टल को एक विशेष आवृत्ति (जो क्रिस्टल से जुड़े इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान, क्रिस्टल के उन्मुखीकरण, तापमान और अन्य कारकों से प्रभावित होता है) से समायोजित हो जाने पर, यह उच्च स्थिरता के साथ उस आवृत्ति को बनाए रखता है।^[4]

क्वार्ट्ज क्रिस्टल कुछ दसियों किलोहर्ट्ज़ से लेकर सैकड़ों मेगाहर्ट्ज (MHz)़ तक की आवृत्तियों के लिए निर्मित होते हैं। 2003 तक, सालाना लगभग दो अरब क्रिस्टल का निर्माण किया जाता है।^[5]अधिकांश का उपयोग उपभोक्ता उपकरणों जैसे कलाई घड़ी, घड़ियां, रेडियो, कंप्यूटर और सेलफोन के लिए किया जाता है। हालांकि उन अनुप्रयोगों में जहां छोटे आकार और वजन की आवश्यकता होती है, क्रिस्टल को पतली-फिल्म थोक ध्वनिक अनुनादक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, खासकर यदि उच्च आवृत्ति (लगभग 1.5 गीगाहर्ट्ज से अधिक) अनुनाद की आवश्यकता होती है। क्वार्ट्ज क्रिस्टल परीक्षण और माप उपकरण, जैसे काउंटर, संकेत जनित्र और दोलन दर्शी के अंदर भी पाए जाते हैं।

शब्दावली

क्वार्ट्ज क्रिस्टल अनुनादक (बाएं) और क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक (दाएं)

क्रिस्टल दोलक एक इलेक्ट्रिक दोलक टाइप परिपथ है जो इसके आवृत्ति-निर्धारण तत्व के रूप में एक दाब वैद्युत् अनुनादक, एक क्रिस्टल का उपयोग करता है। क्रिस्टल आवृत्ति-निर्धारण घटक के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाने वाला सामान्य शब्द है, जो क्वार्ट्ज क्रिस्टल या सिरेमिक का एक वेफर है, जो इससे जुड़ा हुआ है। इसके लिए एक अधिक सटीक शब्द दाब वैद्युत् गुंजयमानकर्ता है। क्रिस्टल का उपयोग अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक परिपथों जैसे कि क्रिस्टल फिल्टर में भी किया जाता है।

क्रिस्टल दोलक परिपथ में उपयोग के लिए दाब वैद्युत् अनुनादक को अलग -अलग घटकों के रूप में बेचा जाता है। एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है।वे अक्सर क्रिस्टल दोलक परिपथ के साथ एक ही पैकेज में भी शामिल होते हैं, जो कि दाहिने तरफ दिखाया गया है।

इतिहास

1929 में संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए आवृत्ति मानक के रूप में यूएस नेशनल ब्यूरो ऑफ स्टैंडर्ड्स में 100 किलोहर्ट्ज़ क्रिस्टल दोलक

वेक्ट्रॉन इंटरनेशनल कलेक्शन से बहुत शुरुआती बेल लैब क्रिस्टल

1880 में जैक्स और पियरे क्यूरी द्वारा दाबविद्युतिकी की खोज की गई थी। पॉल लैंगविन ने प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार में उपयोग के लिए क्वार्ट्ज अनुनादक की जांच की थी। पहला क्रिस्टल-नियंत्रित दोलक, रोशेल नमक के क्रिस्टल का उपयोग करके, 1917 में बनाया गया था और पेटेंट^[6] में किया गया था। 1918 बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं में अलेक्जेंडर एम. निकोलसन द्वारा, हालांकि उनकी प्राथमिकता वाल्टर गाइटन कैडी द्वारा विवादित थी।^[7] कैडी ने 1921 में पहला क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर बनाया है।^[8]क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक में अन्य शुरुआती नवप्रवर्तकों में जीडब्ल्यू पियर्स और लुई एसेन शामिल हैं।

1920 और 1930 के दशक के दौरान उच्च-स्थिरता आवृत्ति संदर्भों के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक विकसित किए गए थे। क्रिस्टल से पहले, रेडियो स्टेशनों ने ट्यूनेड परिपथ के साथ अपनी आवृत्ति को नियंत्रित किया, जो आसानी से आवृत्ति को 3-4 किलोहर्ट्ज़ से कम कर सकता था।^[9] चूंकि प्रसारण स्टेशनों को केवल 10 किलोहर्ट्ज़ (अमेरिका) या 9 किलोहर्ट्ज़ (अन्यत्र) आवृत्तियों को आवंटित किया गया था, आवृत्ति बहाव के कारण आसन्न स्टेशनों के बीच हस्तक्षेप एक आम समस्या थी।^[9] 1925 में, वेस्टिंगहाउस ने अपने प्रमुख स्टेशन केडीकेए में एक क्रिस्टल दोलक स्थापित किया,^[9] और 1926 तक, क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग कई प्रसारण स्टेशनों की आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए किया गया था और शौकिया रेडियो ऑपरेटरों के साथ लोकप्रिय थे।^[10] 1928 में, बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं के वॉरेन मैरिसन ने पहली क्वार्ट्ज-क्रिस्टल घड़ी विकसित की। 30 वर्षों (30 ms/y, या 0.95 ns/s) में 1 सेकंड तक की सटीकता के साथ,^[8]क्वार्ट्ज घड़ियों ने सटीक पेंडुलम घड़ियों को दुनिया के सबसे सटीक टाइमकीपर के रूप में बदल दिया जब तक कि 1950 के दशक में परमाणु घड़ियों को विकसित नहीं किया गया था। बेल लैब्स में प्रारंभिक कार्य का उपयोग करते हुए, AT एंड टी ने अंततः अपने आवृति कंट्रोल प्रोडक्ट्स डिवीजन की स्थापना की, जिसे बाद में बंद कर दिया गया और आज वेक्ट्रोन इंटरनेशनल के रूप में जाना जाता है।^[11]

इस दौरान कई फर्मों ने इलेक्ट्रॉनिक उपयोग के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उत्पादन शुरू किया गया था। जिसे अब आदिम तरीकों के रूप में माना जाता है, उसका उपयोग करके संयुक्त राज्य अमेरिका में 1939 के दौरान लगभग 100,000 क्रिस्टल इकाइयाँ तैयार की गईं थी।द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान क्रिस्टल प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल लगभग सभी ब्राजील से बनाए गए थे। युद्ध के दौरान क्रिस्टल की कमी के कारण सैन्य और नौसैनिक रेडियो और राडार के सटीक आवृत्ति नियंत्रण की मांग ने सिंथेटिक क्वार्ट्ज की खेती में युद्ध के बाद के अनुसंधान को प्रेरित किया, और 1950 तक बेल प्रयोगशालाओं में व्यावसायिक पैमाने पर बढ़ते क्वार्ट्ज क्रिस्टल के लिए एक हाइड्रोथर्मल प्रक्रिया विकसित की गई थी। 1970 के दशक तक इलेक्ट्रॉनिक्स में इस्तेमाल होने वाले लगभग सभी क्रिस्टल सिंथेटिक थे।

1968 में, जुएर्गन स्टौड्टे ने नॉर्थ अमेरिकन एविएशन (अब रॉकवेल) में काम करते हुए क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक के निर्माण के लिए एक फोटोलिथोग्राफिक प्रक्रिया का आविष्कार किया, जिसने उन्हें घड़ियों जैसे पोर्टेबल उत्पादों के लिए काफी छोटा बनाने की अनुमति दी थी।^[12]

हालांकि क्रिस्टल दोलक अभी भी आमतौर पर क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, अन्य सामग्रियों का उपयोग करने वाले उपकरण जैसे कि सिरेमिक अनुनादकअधिक सामान्य होते जा रहे हैं।

क्रिस्टल दोलन मोड

ऑपरेशन

क्रिस्टल ठोस होता है जिसमें घटक परमाणु, अणु या आयन तीनों स्थानिक आयामों में फैले हुए नियमित रूप से क्रमित, दोहराए जाने वाले पैटर्न में पैक किए जाते हैं।

लोचदार सामग्री से बनी लगभग किसी भी वस्तु को उपयुक्त ट्रांसड्यूसर के साथ क्रिस्टल की तरह इस्तेमाल किया जा सकता है, क्योंकि सभी वस्तुओं में कंपन की प्राकृतिक गुंजयमान आवृत्तियाँ होती हैं। उदाहरण के लिए, स्टील बहुत लोचदार होता है और इसमें ध्वनि की उच्च गति होती है। यह अक्सर क्वार्ट्ज से पहले यांत्रिक फिल्टर में प्रयोग किया जाता था। गुंजयमान आवृत्ति सामग्री में आकार, आकार, लोच और ध्वनि की गति पर निर्भर करती है। उच्च-आवृत्ति वाले क्रिस्टल आमतौर पर एक साधारण आयत या परिपत्र डिस्क के आकार में काटते हैं। कम-आवृत्ति वाले क्रिस्टल, जैसे कि डिजिटल घड़ियों में उपयोग किए जाने वाले, आमतौर पर एक ट्यूनिंग कांटे के आकार में कट जाते हैं। अनुप्रयोगों के लिए बहुत सटीक समय की आवश्यकता नहीं है, एक कम लागत वाले सिरेमिक गुंजयमानकर्ता का उपयोग अक्सर क्वार्ट्ज क्रिस्टल के स्थान पर किया जाता है।

जब क्वार्ट्ज के एक क्रिस्टल को ठीक से काटा और लगाया जाता है, तो इसे क्रिस्टल के पास या उस पर एक इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज लगाकर विद्युत क्षेत्र में विकृत किया जा सकता है। इस संपत्ति को इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन या उलटा दाबविद्युतिकी के रूप में जाना जाता है। जब क्षेत्र को हटा दिया जाता है, तो क्वार्ट्ज एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है क्योंकि यह अपने पिछले आकार में वापस आ जाता है, और यह एक वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। नतीजा यह है कि एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल एक आरएलसी परिपथ की तरह व्यवहार करता है, जो एक सटीक अनुनाद आवृत्ति के साथ एक प्रेरक, संधारित्र और प्रतिरोधी से बना होता है।

क्वार्ट्ज का आगे का फायदा है कि इसके लोचदार स्थिरांक और इसका आकार इस तरह से बदल जाता है कि तापमान पर आवृत्ति निर्भरता बहुत कम हो सकती है। विशिष्ट विशेषताएं कंपन के मोड और कोण पर निर्भर करती हैं जिस पर क्वार्ट्ज कट जाती है (इसके क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों के सापेक्ष)।^[13] इसलिए, प्लेट की गुंजयमान आवृत्ति, जो इसके आकार पर निर्भर करती है, ज्यादा नहीं बदलता है।इसका मतलब यह है कि एक क्वार्ट्ज घड़ी, फ़िल्टर या दोलक सटीक रहता है।महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए क्वार्ट्ज दोलक को एक तापमान-नियंत्रित कंटेनर में रखा जाता है, जिसे क्रिस्टल ओवन कहा जाता है, और बाहरी यांत्रिक कंपन द्वारा गड़बड़ी को रोकने के लिए सदमे अवशोषक पर भी लगाया जा सकता है।

मॉडलिंग

विद्युत मॉडल

एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल को कम-प्रतिबाधा (श्रृंखला) और उच्च-प्रतिबाधा (समानांतर) अनुनाद बिंदुओं के साथ एक विद्युत नेटवर्क के रूप में मॉडलिंग किया जा सकता है। गणितीय रूप से (लाप्लास ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके), इस नेटवर्क की प्रतिबाधा के रूप में लिखा जा सकता है:

एक दोलक में एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के लिए योजनाबद्ध प्रतीक और समकक्ष परिपथ

Z(s)=\left({{\frac {1}{s\cdot C_{1}}}+s\cdot L_{1}+R_{1}}\right)\left\|\left({\frac {1}{s\cdot C_{0}}}\right)\right.,

या

${\begin{aligned}Z(s)&={\frac {s^{2}+s{\frac {R_{1}}{L_{1}}}+{\omega _{\mathrm {s} }}^{2}}{\left(s\cdot C_{0}\right)\left[s^{2}+s{\frac {R_{1}}{L_{1}}}+{\omega _{\mathrm {p} }}^{2}\right]}}\\[2pt]\Rightarrow \omega _{\mathrm {s} }&={\frac {1}{\sqrt {L_{1}\cdot C_{1}}}},\quad \omega _{\mathrm {p} }={\sqrt {\frac {C_{1}+C_{0}}{L_{1}\cdot C_{1}\cdot C_{0}}}}=\omega _{\mathrm {s} }{\sqrt {1+{\frac {C_{1}}{C_{0}}}}}\approx \omega _{\mathrm {s} }\left(1+{\frac {C_{1}}{2C_{0}}}\right)\quad \left(C_{0}\gg C_{1}\right)\end{aligned}}$

कहाँ पे $s$ जटिल आवृत्ति है ( $s=j\omega$ ), $\omega _{\mathrm {s} }$ श्रृंखला गुंजयमान कोणीय आवृत्ति है, और $\omega _{\mathrm {p} }$ समानांतर गुंजयमान कोणीय आवृत्ति है।

क्रिस्टल में समाई जोड़ने से (समानांतर) गुंजयमान आवृत्ति घट जाती है। एक क्रिस्टल में अधिष्ठापन जोड़ने से (समानांतर) गुंजयमान आवृत्ति बढ़ जाती है। इन प्रभावों का उपयोग उस आवृत्ति को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है जिस पर एक क्रिस्टल दोलन करता है। क्रिस्टल निर्माता आमतौर पर क्रिस्टल में जोड़े गए ज्ञात "लोड" कैपेसिटेंस के साथ एक निर्दिष्ट अनुनाद आवृत्ति के लिए अपने क्रिस्टल को काटते और ट्रिम करते हैं। उदाहरण के लिए, 6 pF लोड के लिए अभिप्रेत क्रिस्टल में इसकी निर्दिष्ट समानांतर गुंजयमान आवृत्ति होती है जब एक 6.0 pF संधारित्र इसके पार रखा जाता है। भार समाई के बिना, गुंजयमान आवृत्ति अधिक होती है।

अनुनाद मोड

क्वार्ट्ज क्रिस्टल श्रृंखला और समानांतर अनुनाद दोनों प्रदान करता है। श्रृंखला प्रतिध्वनि समानांतर एक से कुछ किलोहर्ट्ज़ कम है। 30 मेगाहर्ट्ज (MHz) से नीचे के क्रिस्टल आमतौर पर श्रृंखला और समानांतर अनुनाद के बीच संचालित होते हैं, जिसका अर्थ है कि क्रिस्टल ऑपरेशन में एक आगमनात्मक प्रतिक्रिया के रूप में प्रकट होता है, यह अधिष्ठापन बाहरी रूप से जुड़े समानांतर समाई के साथ एक समानांतर गुंजयमान परिपथ का निर्माण करता है। क्रिस्टल के साथ समानांतर में कोई भी छोटा अतिरिक्त समाई आवृत्ति को कम खींचती है।इसके अलावा, क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में संधारित्र जोड़कर क्रिस्टल की प्रभावी प्रेरक प्रतिक्रिया को कम किया जा सकता है। यह बाद की तकनीक एक संकीर्ण सीमा के भीतर दोलन आवृत्ति को ट्रिम करने का एक उपयोगी तरीका प्रदान कर सकती है, इस मामले में क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र डालने से दोलन की आवृत्ति बढ़ जाती है। क्रिस्टल को उसकी निर्दिष्ट आवृत्ति पर संचालित करने के लिए, इलेक्ट्रॉनिक परिपथ बिल्कुल वैसा ही होना चाहिए जैसा कि क्रिस्टल निर्माता द्वारा निर्दिष्ट किया गया है। ध्यान दें कि ये बिंदु इस आवृत्ति रेंज में क्रिस्टल दोलक से संबंधित एक सूक्ष्मता का संकेत देते हैं: क्रिस्टल आमतौर पर इसके गुंजयमान आवृत्तियों में से किसी पर भी ठीक से दोलन नहीं करता है।

30 मेगाहर्ट्ज (MHz) (> 200 मेगाहर्ट्ज (MHz) तक) से ऊपर के क्रिस्टल आमतौर पर श्रृंखला अनुनाद पर संचालित होते हैं जहां प्रतिबाधा अपने न्यूनतम और श्रृंखला प्रतिरोध के बराबर दिखाई देती है। इन क्रिस्टल के लिए समानांतर समाई के बजाय श्रृंखला प्रतिरोध निर्दिष्ट (<100 ) है। उच्च आवृत्तियों तक पहुंचने के लिए, एक क्रिस्टल को इसके एक ओवरटोन मोड में कंपन करने के लिए बनाया जा सकता है, जो मौलिक गुंजयमान आवृत्ति के गुणकों के पास होता है। केवल विषम संख्या वाले ओवरटोन का उपयोग किया जाता है। इस तरह के क्रिस्टल को तीसरा, 5वां या 7वां ओवरटोन क्रिस्टल कहा जाता है। इसे पूरा करने के लिए, दोलक परिपथ में आमतौर पर वांछित ओवरटोन का चयन करने के लिए अतिरिक्त एलसी परिपथ शामिल होते हैं।

तापमान प्रभाव

क्रिस्टल की आवृत्ति विशेषता क्रिस्टल के आकार या "कट" पर निर्भर करती है। ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल को आमतौर पर इस तरह काटा जाता है कि तापमान पर इसकी आवृत्ति निर्भरता अधिकतम 25 डिग्री सेल्सियस के साथ द्विघात होती है।^{[citation needed]} इसका मतलब यह है कि एक ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल ऑसीलेटर कमरे के तापमान पर अपनी लक्ष्य आवृत्ति के करीब गूंजता है, लेकिन जब तापमान कमरे के तापमान से बढ़ता या घटता है तो धीमा हो जाता है। 32 kHz ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल के लिए एक सामान्य परवलयिक गुणांक -0.04 ppm/°C2 है:^{[citation needed]}

f=f_{0}\left[1-0.04~{\text{ppm}}/^{\circ }{\text{C}}^{2}\cdot (T-T_{0})^{2}\right].

वास्तविक अनुप्रयोग में, इसका मतलब है कि एक नियमित 32 किलोहर्ट्ज़ (kHz) ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल का उपयोग करके बनाई गई घड़ी कमरे के तापमान पर अच्छा समय रखती है, लेकिन कमरे के तापमान से ऊपर या नीचे 10 डिग्री सेल्सियस पर प्रति वर्ष 2 मिनट खो देती है और प्रति वर्ष 20 मिनट में 8 मिनट खो देती है या क्वार्ट्ज क्रिस्टल के कारण कमरे के तापमान से ऊपर या नीचे डिग्री सेल्सियस खो देती है।

क्रिस्टल दोलक परिपथ

आवृत्ति का चयन करने के लिए शौक रेडियो नियंत्रण उपकरण में उपयोग किया जाने वाला एक क्रिस्टल।

एक आधुनिक डिप पैकेज क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक मॉड्यूल के अंदर।इसमें एक सिरेमिक पीसीबी बेस, दोलक, डिवाइडर चिप (/8), बाईपास कैपेसिटर और कट क्रिस्टल शामिल हैं।^[14]

क्रिस्टल दोलक परिपथ क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र से एक वोल्टेज संकेत लेकर, इसे प्रवर्धित करके, और इसे गुंजयमान यंत्र को वापस खिलाकर दोलन को बनाए रखता है। क्वार्ट्ज के विस्तार और संकुचन की दर गुंजयमान आवृत्ति है, और यह क्रिस्टल के कट और आकार से निर्धारित होती है। जब उत्पन्न आउटपुट आवृत्तियों की ऊर्जा परिपथ में नुकसान से मेल खाती है, तो एक दोलन कायम रह सकता है।

दोलक क्रिस्टल में दो विद्युत प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं, जिनके बीच क्वार्ट्ज क्रिस्टल का एक टुकड़ा या ट्यूनिंग कांटा होता है। स्टार्टअप के दौरान, नियंत्रण परिपथ क्रिस्टल को एक अस्थिर संतुलन में रखता है, और सिस्टम में सकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण, शोर के किसी भी छोटे अंश को बढ़ाया जाता है, दोलन को तेज करता है। क्रिस्टल गुंजयमान यंत्र को इस प्रणाली में एक उच्च आवृत्ति-चयनात्मक फिल्टर के रूप में भी देखा जा सकता है: यह केवल गुंजयमान एक के चारों ओर आवृत्तियों का एक बहुत ही संकीर्ण उपबैंड से गुजरता है, बाकी सब कुछ क्षीण करता है। आखिरकार, केवल गुंजयमान आवृत्ति सक्रिय है। जैसे ही दोलक क्रिस्टल से निकलने वाले संकेतों को बढ़ाता है, क्रिस्टल के आवृत्ति बैंड में संकेत मजबूत हो जाते हैं, अंततः दोलक के आउटपुट पर हावी हो जाते हैं। क्वार्ट्ज क्रिस्टल का संकीर्ण अनुनाद बैंड सभी अवांछित आवृत्तियों को फ़िल्टर करता है।

क्वार्ट्ज दोलक की आउटपुट आवृत्ति या तो मौलिक अनुनाद की हो सकती है या उस अनुनाद के गुणक की हो सकती है, जिसे हार्मोनिक आवृत्ति कहा जाता है। हार्मोनिक्स मौलिक आवृत्ति का एक सटीक पूर्णांक गुणक है। लेकिन, कई अन्य यांत्रिक अनुनादकों की तरह, क्रिस्टल दोलन के कई तरीके आमतौर पर मौलिक आवृत्ति के लगभग विषम पूर्णांक गुणकों पर प्रदर्शित करते हैं। इन्हें "ओवरटोन मोड" कहा जाता है, और दोलक परिपथ को उन्हें उत्तेजित करने के लिएअभिकल्पना किया जा सकता है। ओवरटोन मोड आवृत्तियों पर हैं जो अनुमानित हैं, लेकिन मौलिक मोड के सटीक विषम पूर्णांक गुणक नहीं हैं, और इसलिए ओवरटोन आवृत्तियां मौलिक के सटीक हार्मोनिक्स नहीं हैं।

उच्च आवृत्ति क्रिस्टल को अक्सर तीसरे, पांचवें या सातवें ओवरटोन पर संचालित करने के लिएअभिकल्पना किया गया है। निर्माताओं को 30 मेगाहर्ट्ज (MHz) से अधिक मौलिक आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त पतले क्रिस्टल का उत्पादन करने में कठिनाई होती है। उच्च आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए, निर्माता वांछित आवृत्ति पर तीसरे, 5 वें, या 7 वें ओवरटोन को रखने के लिए ट्यून किए गए ओवरटोन क्रिस्टल बनाते हैं, क्योंकि वे एक मौलिक क्रिस्टल की तुलना में मोटे और इसलिए निर्माण में आसान होते हैं जो समान आवृत्ति उत्पन्न करते हैं-हालांकि वांछित ओवरटोन रोमांचक आवृति के लिए थोड़े अधिक जटिल ऑसिलेटर परिपथ की आवश्यकता होती है।^[15]^[16]^[17]^[18]^[19]मौलिक क्रिस्टल ऑसिलेटर परिपथ सरल और अधिक कुशल होता है और इसमें तीसरे ओवरटोन परिपथ की तुलना में अधिक खींचने की क्षमता होती है। निर्माता के आधार पर, उच्चतम उपलब्ध मौलिक आवृत्ति 25 मेगाहर्ट्ज (MHz) से 66 मेगाहर्ट्ज (MHz) तक हो सकती है।^[20]^[21]

एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के आंतरिक।

क्रिस्टल दोलक के व्यापक उपयोग का एक प्रमुख कारण उनका उच्च क्यू कारक है। क्वार्ट्ज दोलक के लिए एक विशिष्ट क्यू मान 104 से 106 तक होता है, जबकि एलसी दोलक के लिए शायद 102 की तुलना में। एक उच्च स्थिरता वाले क्वार्ट्ज दोलक के लिए अधिकतम क्यू का अनुमान क्यू = 1.6 × 107 / एफ के रूप में लगाया जा सकता है, जहां एफ मेगाहर्ट्ज (MHz)़ में गुंजयमान आवृत्ति है।^[22]^[23]

क्वार्ट्ज क्रिस्टल दोलक के सबसे महत्वपूर्ण लक्षणों में से एक यह है कि वे बहुत कम चरण शोर प्रदर्शित कर सकते हैं। कई दोलक में, गुंजयमान आवृत्ति पर किसी भी वर्णक्रमीय ऊर्जा को दोलक द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न चरणों में स्वरों का संग्रह होता है। एक क्रिस्टल दोलक में, क्रिस्टल ज्यादातर एक अक्ष में कंपन करता है, इसलिए केवल एक चरण प्रभावी होता है। कम चरण शोर की यह संपत्ति उन्हें दूरसंचार में विशेष रूप से उपयोगी बनाती है जहां स्थिर संकेतों की आवश्यकता होती है, और वैज्ञानिक उपकरणों में जहां बहुत सटीक समय संदर्भों की आवश्यकता होती है।

तापमान, आर्द्रता, दबाव और कंपन के पर्यावरणीय परिवर्तन क्वार्ट्ज क्रिस्टल की गुंजयमान आवृत्ति को बदल सकते हैं, लेकिन ऐसे कईअभिकल्पना हैं जो इन पर्यावरणीय प्रभावों को कम करते हैं। इनमें टीसीएक्सओ, एमसीएक्सओ और OCXOs शामिल हैं जिन्हें नीचे परिभाषित किया गया है। येअभिकल्पना, विशेष रूप से OCXOs, अक्सर उत्कृष्ट अल्पकालिक स्थिरता वाले उपकरणों का उत्पादन करते हैं। अल्पकालिक स्थिरता में सीमाएं मुख्य रूप से दोलक परिपथ में इलेक्ट्रॉनिक घटकों से शोर के कारण होती हैं। क्रिस्टल की उम्र बढ़ने से दीर्घकालिक स्थिरता सीमित होती है।

परिपक्वन बढ़ने और पर्यावरणीय कारकों (जैसे तापमान और कंपन) के कारण, निरंतर समायोजन के बिना उनकी नाममात्र आवृत्ति के 1010 में एक भाग के भीतर सबसे अच्छा क्वार्ट्ज ऑसिलेटर भी रखना मुश्किल है। इस कारण से, परमाणु दोलक बेहतर दीर्घकालिक स्थिरता और सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।

सहज आवृत्तियों

25 मेगाहर्ट्ज (MHz) क्रिस्टल स्परियस प्रतिक्रिया का प्रदर्शन

श्रृंखला अनुनाद पर संचालित क्रिस्टल के लिए या एक श्रृंखला प्रारंभ करनेवाला या संधारित्र को शामिल करके मुख्य मोड से दूर खींच लिया, महत्वपूर्ण (और तापमान-निर्भर) नकली प्रतिक्रियाओं का अनुभव किया जा सकता है। हालांकि अधिकांश नकली मोड आमतौर पर वांछित श्रृंखला प्रतिध्वनि से कुछ दसियों किलोहर्ट्ज़ ऊपर होते हैं, उनका तापमान गुणांक मुख्य मोड से अलग होता है और कुछ तापमान पर नकली प्रतिक्रिया मुख्य मोड के माध्यम से आगे बढ़ सकती है। भले ही नकली प्रतिध्वनि पर श्रृंखला प्रतिरोध वांछित आवृत्ति पर एक से अधिक दिखाई देते हैं, मुख्य मोड श्रृंखला प्रतिरोध में तेजी से परिवर्तन विशिष्ट तापमान पर हो सकता है जब दो आवृत्तियां संयोग से होती हैं। इन गतिविधि में गिरावट का एक परिणाम यह है कि दोलक विशिष्ट तापमान पर नकली आवृत्ति पर लॉक हो सकता है। यह आम तौर पर यह सुनिश्चित करके कम किया जाता है कि अवांछित मोड को सक्रिय करने के लिए रखरखाव परिपथ में अपर्याप्त लाभ है।

क्रिस्टल को कंपन के अधीन करने से नकली आवृत्तियाँ भी उत्पन्न होती हैं। यह कंपन की आवृत्ति द्वारा गुंजयमान आवृत्ति को कुछ हद तक नियंत्रित करता है। SC-कट क्रिस्टल बढ़ते तनाव के आवृत्ति प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और इसलिए वे कंपन के प्रति कम संवेदनशील हैं। गुरुत्वाकर्षण सहित त्वरण प्रभाव भी SC-कट क्रिस्टल के साथ कम हो जाते हैं क्योंकि लंबे समय तक बढ़ते तनाव भिन्नता के कारण समय के साथ आवृत्ति परिवर्तन होता है। SC-कट कतरनी मोड क्रिस्टल के साथ नुकसान हैं, जैसे कि अन्य निकट से संबंधित अवांछित मोड के खिलाफ भेदभाव करने के लिए ऑसीलेटर को बनाए रखने की आवश्यकता और पूर्ण परिवेश सीमा के अधीन तापमान के कारण आवृत्ति परिवर्तन में वृद्धि हुई है। SC-कट क्रिस्टल सबसे अधिक फायदेमंद होते हैं जहां शून्य तापमान गुणांक (टर्नओवर) के तापमान पर तापमान नियंत्रण संभव है, इन परिस्थितियों में प्रीमियम इकाइयों से समग्र स्थिरता प्रदर्शन रूबिडियम आवृत्ति मानकों की स्थिरता तक पहुंच सकता है।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले क्रिस्टल आवृत्तियों

कुछ किलोहर्ट्ज़ से लेकर कई सौ मेगाहर्ट्ज (MHz) तक, आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला पर दोलन के लिए क्रिस्टल का निर्माण किया जा सकता है। कई एप्लिकेशन क्रिस्टल ऑसिलेटर आवृति के लिए कॉल करते हैं जो आसानी से किसी अन्य वांछित आवृति से संबंधित होती है, इसलिए सैकड़ों मानक क्रिस्टल आवृति बड़ी मात्रा में बनाई जाती हैं और इलेक्ट्रॉनिक्स वितरकों द्वारा स्टॉक की जाती हैं। उदाहरण के लिए 3.579545 मेगाहर्ट्ज (MHz) क्रिस्टल, जो एनटीSC रंगीन टेलीविजन रिसीवर के लिए बड़ी मात्रा में बने हैं, कई गैर-टेलीविजन अनुप्रयोगों के लिए भी लोकप्रिय हैं। आवृति डिवाइडर, आवृति मल्टीप्लायर और फ़ेज़-लॉक लूप परिपथ का उपयोग करके, एक संदर्भ आवृत्ति से आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करना व्यावहारिक है।

क्रिस्टल संरचनाएं और सामग्री

क्वार्ट्ज

क्वार्ट्ज क्रिस्टल उत्पादों के लिए सामान्य पैकेज प्रकार

प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का समूह

एक सिंथेटिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल हाइड्रोथर्मल संश्लेषण का उपयोग करके उगाया गया 19 cm लंबे और वजन के बारे में 127 g

एक आधुनिक क्वार्ट्ज घड़ी में उपयोग किए जाने वाले ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल

सरल क्वार्ट्ज क्रिस्टल

एक HC-49 पैकेज क्वार्ट्ज क्रिस्टल के निर्माण के अंदर

फ्लेक्सुरल और मोटाई-शीयर क्रिस्टल

दोलक क्रिस्टल के लिए सबसे आम सामग्री क्वार्ट्ज है। प्रौद्योगिकी की शुरुआत में, प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग किया जाता था, लेकिन अब हाइड्रोथर्मल संश्लेषण द्वारा विकसित सिंथेटिक क्रिस्टलीय क्वार्ट्ज उच्च शुद्धता, कम लागत और अधिक सुविधाजनक हैंडलिंग के कारण प्रमुख है। प्राकृतिक क्रिस्टल के कुछ शेष उपयोगों में से एक गहरे कुओं में दबाव ट्रांसड्यूसर के लिए है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान और कुछ समय बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा प्राकृतिक क्वार्ट्ज को एक रणनीतिक सामग्री माना जाता था। ब्राजील से बड़े क्रिस्टल आयात किए गए थे। कच्चा "लस्कस", हाइड्रोथर्मल संश्लेषण के लिए स्रोत सामग्री क्वार्ट्ज, संयुक्त राज्य अमेरिका में आयात किया जाता है या कोलमैन क्वार्ट्ज द्वारा स्थानीय रूप से खनन किया जाता है। 1994 में उगाए गए सिंथेटिक क्वार्ट्ज का औसत मूल्य 60 USD/kg.था।^[24]

प्रकार

दो प्रकार के क्वार्ट्ज क्रिस्टल बाएं हाथ और दाएं हाथ होते है। दोनों अपने ऑप्टिकल रोटेशन में भिन्न हैं लेकिन वे अन्य भौतिक गुणों में समान हैं। यदि कट कोण सही है, तो दोनों बाएं और दाएं हाथ के क्रिस्टल का उपयोग दोलक के लिए किया जा सकता है। निर्माण में, दाहिने हाथ के क्वार्ट्ज का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।^[25] SIO₄टेट्राहेड्रोन समानांतर हेलिकॉप्टर बनाते हैं, कुण्डली के मुड़ने की दिशा बाएँ या दाएँ हाथ के उन्मुखीकरण को निर्धारित करती है। हेलिक्स को z-अक्ष के साथ संरेखित किया जाता है और परमाणुओं को साझा करते हुए विलय किया जाता है। हेलिक्स का द्रव्यमान z-अक्ष के समानांतर छोटे और बड़े चैनलों का एक जाल बनाता है। क्रिस्टल के माध्यम से छोटे आयनों और अणुओं की कुछ गतिशीलता की अनुमति देने के लिए बड़े वाले काफी बड़े होते हैं।^[26]

क्वार्ट्ज कई चरणों में मौजूद है। 573 डिग्री सेल्सियस (° C) पर 1 वायुमंडल (और उच्च तापमान और उच्च दबाव पर) में α-क्वार्ट्ज क्वार्ट्ज उलटा होता है, उलटा रूप से β-क्वार्ट्ज में बदल जाता है। हालांकि रिवर्स प्रक्रिया पूरी तरह से सजातीय नहीं है और क्रिस्टल ट्विनिंग होती है। चरण परिवर्तन से बचने के लिए विनिर्माण और प्रसंस्करण के दौरान सावधानी बरतनी चाहिए। अन्य चरण, उदाहरण उच्च तापमान चरण ट्राइडीमाइट और क्रिस्टोबलाइट, दोलक के लिए महत्वपूर्ण नहीं हैं। सभी क्वार्ट्ज ऑसिलेटर क्रिस्टल α-क्वार्ट्ज प्रकार के होते हैं।

गुणवत्ता

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का उपयोग विकसित क्रिस्टल की गुणवत्ता को मापने के तरीकों में से एक के रूप में किया जाता है। वेवनंबर 3585, 3500 और 3410 सेमी-1 आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। मापा मूल्य ओएच रेडिकल के अवशोषण बैंड पर आधारित होता है और इन्फ्रारेड क्यू मान की गणना की जाती है। इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड क्रिस्टल, ग्रेड सी, में 1.8 मिलियन या उससे अधिक का क्यू है, प्रीमियम ग्रेड बी क्रिस्टल में 2.2 मिलियन का क्यू है, और विशेष प्रीमियम ग्रेड ए क्रिस्टल में 3.0 मिलियन का क्यू है। Q मान की गणना केवल z क्षेत्र के लिए की जाती है अन्य क्षेत्रों वाले क्रिस्टल पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। एक अन्य गुणवत्ता संकेतक ईच चैनल घनत्व है जब क्रिस्टल नक़्क़ाशीदार होता है, तो ट्यूबलर चैनल रैखिक दोषों के साथ बनाए जाते हैं। नक़्क़ाशी से जुड़े प्रसंस्करण के लिए, उदा। कलाई घड़ी ट्यूनिंग कांटा क्रिस्टल, कम ईच चैनल घनत्व वांछनीय है। स्वेप्ट क्वार्ट्ज के लिए ईच चैनल घनत्व लगभग 10-100 है और अनसेप्टेड क्वार्ट्ज के लिए काफी अधिक है। ईच चैनलों और ईच पिट्स की उपस्थिति रेज़ोनेटर के क्यू को नीचा दिखाती है और गैर-रैखिकता का परिचय देती है। ^[27]

उत्पादन

क्वार्ट्ज क्रिस्टल को विशिष्ट उद्देश्यों के लिए उगाया जा सकता है।

AT-कट के लिए क्रिस्टल दोलक सामग्री के बड़े पैमाने पर उत्पादन में सबसे आम हैं आवश्यक वेफर्स की उच्च उपज के लिए आकार और आयाम अनुकूलित किए गए हैं। उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज क्रिस्टल विशेष रूप से एल्यूमीनियम, क्षार धातु और अन्य अशुद्धियों और न्यूनतम दोषों की कम सामग्री के साथ उगाए जाते हैं, क्षार धातुओं की कम मात्रा आयनकारी विकिरण के लिए अधिक प्रतिरोध प्रदान करती है। कलाई घड़ियों के लिए क्रिस्टल, ट्यूनिंग कांटा काटने के लिए 32768 हर्ट्ज क्रिस्टल, बहुत कम ईच चैनल घनत्व के साथ उगाए जाते हैं।

एसएडब्ल्यू उपकरणों के लिए क्रिस्टल फ्लैट के रूप में उगाए जाते हैं, जिसमें बड़े एक्स-आकार के बीज कम ईच चैनल घनत्व के साथ होते हैं।

अत्यधिक स्थिर दोलक में उपयोग के लिए विशेष उच्च-क्यू क्रिस्टल, निरंतर धीमी गति से उगाए जाते हैं और पूरे Z अक्ष के साथ निरंतर कम अवरक्त अवशोषण होते हैं। क्रिस्टल को वाई-बार के रूप में उगाया जा सकता है, बार आकार में एक बीज क्रिस्टल के साथ और Y अक्ष के साथ बढ़ाया जाता है, या Z-प्लेट के रूप में, प्लेट बीज से Y-अक्ष दिशा लंबाई और X-अक्ष चौड़ाई के साथ उगाया जाता है।^[25] बीज क्रिस्टल के आसपास के क्षेत्र में बड़ी संख्या में क्रिस्टल दोष होते हैं और इसका उपयोग वेफर्स के लिए नहीं किया जाना चाहिए।

क्रिस्टल अनिसोट्रोपिक रूप से बढ़ते हैं दोलक Z अक्ष के साथ वृद्धि X अक्ष की तुलना में 3 गुना तेज है। वृद्धि की दिशा और दर अशुद्धियों के ग्रहण की दर को भी प्रभावित करती है।.^[28] Y-बार क्रिस्टल, या लंबे Y अक्ष वाले Z-प्लेट क्रिस्टल में चार विकास क्षेत्र होते हैं जिन्हें आमतौर पर +X, -X, Z, और S कहा जाता है।^[29] वृद्धि के दौरान अशुद्धियों का वितरण असमान होता है विभिन्न विकास क्षेत्रों में विभिन्न स्तर के संदूषक होते हैं। Z क्षेत्र सबसे शुद्ध हैं, छोटे कभी-कभी मौजूद S क्षेत्र कम शुद्ध होते हैं, +X क्षेत्र अभी भी कम शुद्ध होता है, और -X क्षेत्र में अशुद्धियों का उच्चतम स्तर होता है। अशुद्धियों का विकिरण कठोरता, जुड़ने की संवेदनशीलता, फिल्टर हानि और क्रिस्टल की दीर्घकालिक और अल्पकालिक स्थिरता पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।^[30]अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग कटे हुए बीज अन्य प्रकार के विकास क्षेत्र प्रदान कर सकते हैं। ^[31] क्रिस्टल की सतह पर पानी के अणुओं के सोखने के प्रभाव के कारण −X दिशा की वृद्धि गति सबसे धीमी है, एल्यूमीनियम की अशुद्धियाँ दो अन्य दिशाओं में विकास को दबा देती हैं। एल्यूमीनियम की सामग्री Z क्षेत्र में सबसे कम है, +X में अधिक है, फिर भी −X में अधिक है, और S में उच्चतम है, एस क्षेत्रों का आकार भी मौजूद एल्युमीनियम की बढ़ी हुई मात्रा के साथ बढ़ता है। हाइड्रोजन की सामग्री Z क्षेत्र में सबसे कम है, +X क्षेत्र में अधिक है, फिर भी S क्षेत्र में अधिक है, और −X में उच्चतम है।^[32] एल्यूमीनियम समावेशन गामा-किरण विकिरण के साथ रंग केंद्रों में बदल जाता है, जिससे क्रिस्टल की मात्रा और अशुद्धियों के स्तर के अनुपात में काला पड़ जाता है, विभिन्न अंधेरे वाले क्षेत्रों की उपस्थिति विभिन्न विकास क्षेत्रों को प्रकट करती है।

क्वार्ट्ज क्रिस्टल में चिंता का प्रमुख प्रकार क्रिस्टल जाली में एक सी (IV) परमाणु के लिए एक अल (III) का प्रतिस्थापन है। एल्युमीनियम आयन के पास एक संबद्ध अंतरालीय आवेश कम्पेसाटर होता है, जो एक ह+ आयन (निकटवर्ती ऑक्सीजन से जुड़ा होता है और एक हाइड्रॉक्सिल समूह बनाता है, जिसे Al−OH दोष कहा जाता है), ली+ आयन, Na+ आयन, K + आयन (कम सामान्य) या पास के ऑक्सीजन परमाणु कक्षीय में फंसा एक इलेक्ट्रॉन छेद हो सकता है।वृद्धि समाधान की संरचना, चाहे वह लिथियम या सोडियम क्षार यौगिकों पर आधारित हो, एल्यूमीनियम दोषों के लिए चार्ज क्षतिपूर्ति आयनों को निर्धारित करता है। आयन अशुद्धियाँ चिंता का विषय हैं क्योंकि वे मजबूती से बंधे नहीं हैं और क्रिस्टल के माध्यम से स्थानांतरित हो सकते हैं, स्थानीय जाली लोच और क्रिस्टल की गुंजयमान आवृत्ति को बदल सकते हैं। चिंता की अन्य सामान्य अशुद्धियाँ हैं उदा। आयरन (III) (इंटरस्टिशियल), फ्लोरीन, बोरॉन (III), फॉस्फोरस (V) (प्रतिस्थापन), टाइटेनियम (IV) (प्रतिस्थापन, मैग्मैटिक क्वार्ट्ज में सार्वभौमिक रूप से मौजूद, हाइड्रोथर्मल क्वार्ट्ज में कम आम), और जर्मेनियम (IV) (प्रतिस्थापन) ) सोडियम और आयरन आयन एक्नाइट और एलेम्यूसाइट क्रिस्टल के समावेशन का कारण बन सकते हैं। पानी का समावेश तेजी से विकसित क्रिस्टल में मौजूद हो सकता है, क्रिस्टल बीज के पास बीचवाला पानी के अणु प्रचुर मात्रा में होते हैं। महत्व का एक और दोष हाइड्रोजन युक्त विकास दोष है, जब एक सी-ओ-सी संरचना के बजाय, सी-ओएच एचओ-सी समूहों की एक जोड़ी बनती है, अनिवार्य रूप से एक हाइड्रोलाइज्ड बंधन। तेजी से विकसित होने वाले क्रिस्टल में धीमी गति से बढ़ने वाले क्रिस्टल की तुलना में अधिक हाइड्रोजन दोष होते हैं। ये वृद्धि दोष विकिरण-प्रेरित प्रक्रियाओं के लिए हाइड्रोजन आयनों की आपूर्ति और अल-ओएच दोष बनाने के रूप में स्रोत हैं। जर्मेनियम अशुद्धियाँ विकिरण के दौरान निर्मित इलेक्ट्रॉनों को फंसाने की प्रवृत्ति रखती हैं, क्षार धातु के धनायन तब ऋणात्मक आवेशित केंद्र की ओर पलायन करते हैं और एक स्थिर परिसर बनाते हैं। मैट्रिक्स दोष भी मौजूद हो सकते हैं, ऑक्सीजन रिक्तियां, सिलिकॉन रिक्तियां (आमतौर पर 4 हाइड्रोजन या 3 हाइड्रोजन और एक छेद द्वारा मुआवजा), पेरोक्सी समूह, आदि। कुछ दोष निषिद्ध बैंड में स्थानीय स्तर का उत्पादन करते हैं, चार्ज ट्रैप के रूप में कार्य करते हैं, अल (III) और बी (III) आमतौर पर होल ट्रैप के रूप में काम करते हैं जबकि इलेक्ट्रॉन रिक्तियां, टाइटेनियम, जर्मेनियम और फॉस्फोरस परमाणु इलेक्ट्रॉन ट्रैप के रूप में काम करते हैं। फंसे हुए आवेश वाहकों को गर्म करके छोड़ा जा सकता है, उनका पुनर्संयोजन तापसंदीप्ति का कारण है।

अंतरालीय आयनों की गतिशीलता तापमान पर दृढ़ता से निर्भर करती है। हाइड्रोजन आयन 10 K तक गतिशील होते हैं, लेकिन क्षार धातु आयन 200 K के आसपास और ऊपर के तापमान पर ही मोबाइल बन जाते हैं। हाइड्रॉक्सिल दोषों को निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा जा सकता है। फंसे हुए छिद्रों को इलेक्ट्रॉन स्पिन अनुनाद द्वारा मापा जा सकता है। Al-Na+ दोष उनके तनाव-प्रेरित गति के कारण एक ध्वनिक हानि शिखर के रूप में दिखाते हैं, Al-Li+ दोष एक संभावित कुएं का निर्माण नहीं करते हैं इसलिए इस तरह से पता लगाने योग्य नहीं हैं।^[33] उनके थर्मल एनीलिंग के दौरान विकिरण-प्रेरित दोषों में से कुछ थर्मोलुमिनेशन का उत्पादन करते हैं एल्यूमीनियम, टाइटेनियम और जर्मेनियम से संबंधित दोषों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।^[34]

स्वेप्ट क्रिस्टल ऐसे क्रिस्टल होते हैं जो एक ठोस-अवस्था वाले इलेक्ट्रोडिफ्यूजन शुद्धिकरण प्रक्रिया से गुजरे हैं। स्वीपिंग में हाइड्रोजन मुक्त वातावरण में 500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के क्रिस्टल को कई घंटों (आमतौर पर 12 से अधिक) के लिए कम से कम 1 केवी/सेमी के वोल्टेज ग्रेडिएंट के साथ गर्म करना शामिल है। अशुद्धियों का प्रवास और क्षार धातु आयनों के हाइड्रोजन (जब हवा में बहते हैं) या इलेक्ट्रॉन छेद (जब निर्वात में बहते हैं) के साथ क्रमिक प्रतिस्थापन क्रिस्टल के माध्यम से एक कमजोर विद्युत प्रवाह का कारण बनता है, इस वर्तमान के निरंतर मूल्य के क्षय के अंत प्रक्रिया का संकेत देता है। फिर क्रिस्टल को ठंडा होने के लिए छोड़ दिया जाता है, जबकि विद्युत क्षेत्र बना रहता है। अशुद्धियों को क्रिस्टल के कैथोड क्षेत्र में केंद्रित किया जाता है, जिसे बाद में काट दिया जाता है और त्याग दिया जाता है।^[35] स्वेप्ट क्रिस्टल ने विकिरण के प्रतिरोध को बढ़ा दिया है, क्योंकि खुराक का प्रभाव क्षार धातु की अशुद्धियों के स्तर पर निर्भर करता ह।, वे आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने वाले उपकरणों उदाहरण परमाणु और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के लिएमें उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।^[36] उच्च तापमान और उच्च क्षेत्र की ताकत पर वैक्यूम के तहत स्वीप करने से और अधिक विकिरण-कठोर क्रिस्टल उत्पन्न होते हैं।^[37]अशुद्धियों के स्तर और चरित्र को अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा जा सकता है।^[38] क्वार्ट्ज को α और β दोनों चरणों में घुमाया जा सकता है; β फेज में स्वीपिंग तेज होती है, लेकिन फेज ट्रांजिशन ट्विनिंग को प्रेरित कर सकता है। क्रिस्टल को एक्स दिशा में संपीड़न तनाव, या एक्स अक्ष के साथ एक एसी या डीसी विद्युत क्षेत्र के अधीन करके ट्विनिंग को कम किया जा सकता है, जबकि क्रिस्टल चरण परिवर्तन तापमान क्षेत्र के माध्यम से ठंडा होता है।

स्वीपिंग का उपयोग क्रिस्टल में एक प्रकार की अशुद्धता लाने के लिए भी किया जा सकता है। लिथियम, सोडियम और हाइड्रोजन स्वेप्ट क्रिस्टल का उपयोग क्वार्ट्ज व्यवहार का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

उच्च मौलिक-मोड आवृत्तियों के लिए बहुत छोटे क्रिस्टल को फोटोलिथोग्राफी द्वारा निर्मित किया जा सकता है।^[27]

क्रिस्टल को लेजर समाकृंतन द्वारा सटीक आवृत्तियों में समायोजित किया जा सकता है। क्रिस्टल आवृत्ति में मामूली कमी के लिए शौकिया रेडियो की दुनिया में इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक को चांदी के इलेक्ट्रोड के साथ आयोडीन के वाष्प में उजागर करके प्राप्त किया जा सकता है, जो सिल्वर आयोडाइड की एक पतली परत बनाकर सतह पर मामूली वृद्धि का कारण बनता है, हालांकि ऐसे क्रिस्टल में समस्याग्रस्त दीर्घकालिक स्थिरता थी। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली एक अन्य विधि है, पानी में घुले लैपिस लाजुली में एक गुंजयमान यंत्र, पानी में साइट्रिक एसिड, या नमक के साथ पानी, और एक इलेक्ट्रोड के रूप में गुंजयमान यंत्र का उपयोग करके, एक छोटे चांदी के इलेक्ट्रोड का उपयोग करके और दूसरे रूप में चांदी इलेक्ट्रोड मोटाई में विद्युत रासायनिक वृद्धि या कमी करते है।

धारा की दिशा चुनकर इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान को या तो बढ़ाया या घटाया जा सकता है। विवरण UB5LEV द्वारा "रेडियो" पत्रिका (3/1978) में प्रकाशित किए गए थे।

इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को खरोंच कर आवृत्ति बढ़ाने की सलाह नहीं दी जाती है क्योंकि इससे क्रिस्टल को नुकसान हो सकता है और इसका Q कारक कम हो सकता है। कैपेसिटर ट्रिमर का उपयोग ऑसिलेटर परिपथ के आवृत्ति समायोजन के लिए भी किया जा सकता है।

अन्य सामग्री

क्वार्ट्ज की तुलना में कुछ अन्य दाब वैद्युत् सामग्रियों को नियोजित किया जा सकता है। इनमें लिथियम टैंटलेट, लिथियम नाइओबेट, लिथियम बोरेट, बेर्लिनाइट, गैलियम आर्सेनाइड, लिथियम टेट्राबोरेट, एल्यूमीनियम फॉस्फेट, बिस्मथ जर्मेनियम ऑक्साइड, पॉलीक्रिस्टलाइन ज़िरकोनियम टाइटेनेट सिरेमिक, हाई-एल्यूमिना सिरेमिक, सिलिकॉन-जिंक ऑक्साइड कम्पोजिट, या डिपोटेशियम टार्ट्रेट के सिंगल क्रिस्टल शामिल हैं।^[39]^[40] कुछ सामग्री विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकती हैं। सिलिकॉन चिप की सतह पर रेज़ोनेटर सामग्री जमा करके दोलक क्रिस्टल भी बनाया जा सकता है। ^[41] गैलियम फॉस्फेट, लैंगसाइट, लैंगनाइट और लैंगेट के क्रिस्टल संबंधित क्वार्ट्ज क्रिस्टल की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक खींचने योग्य होते हैं, और कुछ वीसीएक्सओ दोलक में उपयोग किए जाते हैं। ^[42]

स्थिरता

आवृत्ति स्थिरता क्रिस्टल के क्यू द्वारा निर्धारित की जाती है। यह आवृत्ति पर विपरीत रूप से निर्भर है, और स्थिर पर जो विशेष कट पर निर्भर है।क्यू को प्रभावित करने वाले अन्य कारक ओवरटोन का उपयोग किया जाता है, तापमान, क्रिस्टल के ड्राइविंग का स्तर, सतह खत्म की गुणवत्ता, बॉन्डिंग और बढ़ते, क्रिस्टल पर क्रिस्टल पर लगाए गए यांत्रिक तनाव, क्रिस्टल और संलग्न इलेक्ट्रोड की ज्यामिति,मटेरियल प्योरिटी और डिफेक्ट्स इन क्रिस्टल, टाइप और प्रेशर इन द एनक्लोजर, इंटरफेरिंग मोड्स, और उपस्थिति और आयनीकरण और न्यूट्रॉन विकिरण की खुराक को अवशोषित करता है।

तापमान

तापमान परिचालन आवृत्ति को प्रभावित करता है मुआवजे के विभिन्न रूपों का उपयोग एनालॉग मुआवजा (TCXO) और माइक्रोकंट्रोलर मुआवजा (MCXO) से लेकर क्रिस्टल ओवन (OCXO) के साथ तापमान के स्थिरीकरण के लिए मुआवजे के विभिन्न रूपों का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल में तापमान शैथिल्य होता है किसी दिए गए तापमान पर तापमान में वृद्धि करके प्राप्त आवृत्ति, तापमान को कम करके प्राप्त किए गए समान तापमान पर आवृत्ति के बराबर नहीं होती है। तापमान संवेदनशीलता मुख्य रूप से कटौती पर निर्भर करती है, तापमान क्षतिपूर्ति कटौती को आवृत्ति/तापमान निर्भरता को कम करने के लिए चुना जाता है। रैखिक तापमान विशेषताओं के साथ विशेष कटौती की जा सकती है, एलसी कट का उपयोग क्वार्ट्ज थर्मामीटर में किया जाता है। अन्य प्रभावित करने वाले कारक उपयोग किए गए ओवरटोन, माउंटिंग और इलेक्ट्रोड, क्रिस्टल में अशुद्धियाँ, यांत्रिक तनाव, क्रिस्टल ज्यामिति, तापमान परिवर्तन की दर, थर्मल इतिहास (शैथिल्य के कारण), आयनीकरण विकिरण और ड्राइव स्तर हैं।

क्रिस्टल अपनी आवृत्ति/तापमान और प्रतिरोध/तापमान विशेषताओं में विसंगतियों का शिकार होते हैं, जिन्हें गतिविधि डिप्स के रूप में जाना जाता है। ये छोटी नीचे की आवृत्ति या ऊपर की ओर प्रतिरोध वाली यात्राएं हैं जो कुछ निश्चित तापमानों पर स्थानीयकृत होती हैं, उनकी तापमान स्थिति लोड कैपेसिटर के मूल्य पर निर्भर करती है।

यांत्रिक तनाव

यांत्रिक तनाव भी आवृत्ति को प्रभावित करते हैं। स्ट्रेस को इलेक्ट्रोड के माउंटिंग, बॉन्डिंग और एप्लिकेशन द्वारा, माउंटिंग के डिफरेंशियल थर्मल एक्सपेंशन, इलेक्ट्रोड्स और क्रिस्टल के द्वारा, डिफरेंशियल थर्मल स्ट्रेस द्वारा, जब तापमान ग्रेडिएंट मौजूद होता है, बॉन्डिंग के विस्तार या संकुचन द्वारा प्रेरित किया जा सकता है। इलाज के दौरान सामग्री, हवा के दबाव से जो क्रिस्टल के घेरे के भीतर परिवेश के दबाव में स्थानांतरित हो जाती है, स्वयं क्रिस्टल जाली के तनाव (गैर-समान वृद्धि, अशुद्धियाँ, अव्यवस्था), सतह की खामियों और निर्माण के दौरान होने वाली क्षति से, और द्वारा क्रिस्टल के द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण की क्रिया, आवृत्ति इसलिए क्रिस्टल की स्थिति से प्रभावित हो सकती है। अन्य गतिशील तनाव उत्प्रेरण कारक झटके, कंपन और ध्वनिक शोर हैं। कुछ कट तनाव के प्रति कम संवेदनशील होते हैं, SC (तनाव मुआवजा) कटौती एक उदाहरण है। वायुमंडलीय दबाव परिवर्तन भी आवास में विकृति का परिचय दे सकते हैं, अवांछित धारिता को बदलकर आवृत्ति को प्रभावित कर सकते हैं।

वायुमंडलीय आर्द्रता हवा के थर्मल ट्रांसफर गुणों को प्रभावित करती है, और ढांकता हुआ स्थिरांक और विद्युत चालकता को बदलते हुए, उनकी संरचना में पानी के अणुओं के प्रसार से प्लास्टिक के विद्युत गुणों को बदल सकती है।^[43]

आवृत्ति को प्रभावित करने वाले अन्य कारक हैं बिजली आपूर्ति वोल्टेज, लोड प्रतिबाधा, चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र (कटौती के मामले में जो उनके प्रति संवेदनशील हैं, उदाहरण के लिए, SC कटौती), γ-कणों की उपस्थिति और अवशोषित खुराक और आयनकारी विकिरण, और क्रिस्टल की वयं है।

परिपक्वन बढ़ने

क्रिस्टल समय के साथ आवृत्ति के धीमे क्रमिक परिवर्तन से गुजरते हैं, जिसे परिपक्वन बढ़ने के रूप में जाना जाता है। इसमें कई तंत्र शामिल हैं। माउंटिंग और कॉन्टैक्ट्स को बिल्ट-इन स्ट्रेस से राहत मिल सकती है। क्रिस्टल, इलेक्ट्रोड या पैकेजिंग सामग्री से निकलने वाले अवशिष्ट वातावरण से संदूषण के अणु, या आवास को सील करने के दौरान पेश किए गए, क्रिस्टल की सतह पर इसके द्रव्यमान को बदलते हुए अधिशोषित किया जा सकता है, इस प्रभाव का उपयोग क्वार्ट्ज क्रिस्टल सूक्ष्ममापी तुला में किया जाता है। क्रिस्टल की संरचना को धीरे-धीरे बदल दिया जा सकता है, अशुद्धियों के परमाणुओं के प्रसार या इलेक्ट्रोड से पलायन, या जाली विकिरण से क्षतिग्रस्त हो सकती है। क्रिस्टल पर या उसके अंदर या बाड़े की आंतरिक सतहों पर धीमी रासायनिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। इलेक्ट्रोड सामग्री, उदाहरण क्रोमियम या एल्यूमीनियम, क्रिस्टल के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, धातु ऑक्साइड और सिलिकॉन की परतें बना सकते हैं, इन अंतरापृष्ठ परतों में समय के साथ परिवर्तन हो सकते हैं। अलग-अलग वायुमंडलीय दबाव, तापमान, लीक, या अंदर की सामग्री के बाहर निकलने के कारण बाड़े में दबाव बदल सकता है। क्रिस्टल के बाहर के कारक उदाहरण दोलक परिपथरी की परिपक्वन बढ़ने (और जैसे कैपेसिटेंस का परिवर्तन), और क्रिस्टल ओवन के मापदंडों का बहाव ही हैं। बाहरी वातावरण की संरचना भी परिपक्वन बढ़ने को प्रभावित कर सकती है, हाइड्रोजन निकल आवास के माध्यम से फैल सकता है। हीलियम इसी तरह के मुद्दों का कारण बन सकता है जब यह रूबिडियम मानकों के कांच के बाड़ों के माध्यम से फैलता है।^[44]

कम परिपक्वन के अनुनादक के लिए सोना एक पसंदीदा इलेक्ट्रोड सामग्री है, क्वार्ट्ज के साथ इसका आसंजन मजबूत यांत्रिक झटके पर भी संपर्क बनाए रखने के लिए पर्याप्त मजबूत है, लेकिन काफी कमजोर है जो महत्वपूर्ण तनाव ढाल (क्रोमियम, एल्यूमीनियम और निकल के विपरीत) का समर्थन नहीं करता है। सोना भी ऑक्साइड नहीं बनाता है, यह हवा से कार्बनिक संदूषकों को सोख लेता है, लेकिन इन्हें निकालना आसान होता है। हालांकि, अकेले सोना प्रदूषण से गुजर सकता है इसलिए कभी-कभी बेहतर बंधन शक्ति के लिए क्रोमियम की एक परत का उपयोग किया जाता है। चांदी और एल्यूमीनियम अक्सर इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किए जाते हैं, हालांकि दोनों समय के साथ ऑक्साइड परत बनाते हैं जो क्रिस्टल द्रव्यमान को बढ़ाता है और आवृत्ति को कम करता है। सिल्वर आयोडाइड की एक परत बनाकर, आयोडीन वाष्प के संपर्क में आने से चांदी को निष्क्रिय किया जा सकता है। एल्यूमीनियम आसानी से लेकिन धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करता है, जब तक कि लगभग 5 एनएम मोटाई नहीं हो जाती, कृत्रिम परिपक्वन बढ़ने के दौरान बढ़ा हुआ तापमान ऑक्साइड बनाने की गति में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि नहीं करता है, एनोडाइजिंग द्वारा निर्माण के दौरान एक मोटी ऑक्साइड परत बनाई जा सकती है।^[45] क्रिस्टल की आवृत्ति को थोड़ा कम करने के लिए शौकिया परिस्थितियों में आयोडीन वाष्प के लिए सिल्वर-प्लेटेड क्रिस्टल का उपयोग भी किया जा सकता है, इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को खरोंच कर आवृत्ति को भी बढ़ाया जा सकता है, लेकिन इससे क्रिस्टल को नुकसान और क्यू के नुकसान का खतरा होता है।

इलेक्ट्रोड के बीच एक डीसी वोल्टेज पूर्वाग्रह प्रारंभिक परिपक्वन बढ़ने में शायद क्रिस्टल के माध्यम से अशुद्धियों के प्रेरित प्रसार द्वारा तेजी ला सकता है। क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र और समानांतर में कई-मेगाओम रोकनेवाला रखने से ऐसे वोल्टेज कम हो सकते हैं।

यांत्रिक क्षति

क्रिस्टल झटके के प्रति संवेदनशील होते हैं। यांत्रिक तनाव क्रिस्टल की तनाव-संवेदनशीलता के कारण दोलकआवृत्ति में एक अल्पकालिक परिवर्तन का कारण बनता है, और बढ़ते और आंतरिक तनाव के सदमे-प्रेरित परिवर्तनों के कारण आवृत्ति (यदि यांत्रिक की लोचदार सीमा भागों को पार कर लिया गया है) का एक स्थायी परिवर्तन क्रिस्टल सतहों से संदूषण का अवशोषण, या दोलकपरिपथ के मापदंडों में परिवर्तन पेश कर सकता है। झटके के उच्च परिमाण क्रिस्टल को उनके माउंटिंग से फाड़ सकते हैं (विशेषकर पतले तारों पर निलंबित बड़े कम आवृत्ति वाले क्रिस्टल के मामले में), या क्रिस्टल के टूटने का कारण बन सकते हैं। सतह की खामियों से मुक्त क्रिस्टल अत्यधिक सदमे प्रतिरोधी हैं, रासायनिक पॉलिशिंग क्रिस्टल का उत्पादन कर सकती है जो हजारों ग्राम जीवित रहने में सक्षम है।^[46]

आवृत्ति में उतार -चढ़ाव

क्रिस्टल मामूली अल्पकालिक आवृत्ति उतार-चढ़ाव से भी ग्रस्त हैं। इस तरह के शोर के मुख्य कारण हैं उदाहरण थर्मल शोर (जो शोर तल को सीमित करता है), फोनन स्कैटरिंग (जाली दोषों से प्रभावित), क्रिस्टल की सतह पर अणुओं का सोखना/शोषण, ऑसिलेटर परिपथ का शोर, यांत्रिक झटके और कंपन, त्वरण और अभिविन्यास परिवर्तन, तापमान में उतार-चढ़ाव, और यांत्रिक तनाव से राहत है। अल्पकालिक स्थिरता को चार मुख्य मापदंडों एलन विचरण (दोलक डेटा शीट में निर्दिष्ट सबसे आम), चरण शोर, चरण विचलन का वर्णक्रमीय घनत्व और भिन्नात्मक आवृत्ति विचलन का वर्णक्रमीय घनत्व द्वारा मापा जाता है। त्वरण और कंपन के प्रभाव अन्य शोर स्रोतों पर हावी होते हैं, सतह ध्वनिक तरंग उपकरण थोक ध्वनिक तरंग (BAW) वाले की तुलना में अधिक संवेदनशील होते हैं, और तनाव-मुआवजा कटौती भी कम संवेदनशील होती है। क्रिस्टल के लिए त्वरण वेक्टर का सापेक्ष अभिविन्यास नाटकीय रूप से क्रिस्टल की कंपन संवेदनशीलता को प्रभावित करता है। उच्च स्थिरता वाले क्रिस्टल के लिए यांत्रिक कंपन अलगाव माउंटिंग का उपयोग किया जा सकता है।

चरण शोर आवृत्ति गुणन का उपयोग करके आवृत्ति संश्लेषण प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, एन द्वारा आवृत्ति का गुणन एन 2 द्वारा चरण शोर शक्ति को बढ़ाता है। एक आवृत्ति गुणन 10 गुना चरण त्रुटि के परिमाण को 10 गुना से गुणा करता है। यह पीएलएल या एफएसके प्रौद्योगिकियों को नियोजित करने वाली प्रणालियों के लिए विनाशकारी हो सकता है।

विकिरण क्षति

क्रिस्टल विकिरण क्षति के प्रति कुछ हद तक संवेदनशील होते हैं। प्राकृतिक क्वार्ट्ज कृत्रिम रूप से विकसित क्रिस्टल की तुलना में बहुत अधिक संवेदनशील है, और क्रिस्टल को स्वीप करके संवेदनशीलता को और कम किया जा सकता है - कम से कम 500 वी / सेमी के विद्युत क्षेत्र में हाइड्रोजन मुक्त वातावरण में क्रिस्टल को कम से कम 400 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना कम से कम 12 घंटे तक करना है। इस तरह के स्वेप्ट क्रिस्टल में स्थिर आयनकारी विकिरण के प्रति बहुत कम प्रतिक्रिया होती है। कुछ Si(IV) परमाणुओं को Al(III) अशुद्धियों से बदल दिया जाता है, जिनमें से प्रत्येक के पास क्षतिपूर्ति करने वाला Li या Na धनायन होता है। आयनीकरण इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े पैदा करता है, छेद अल परमाणु के पास जाली में फंस जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ली और ना परमाणु जेड अक्ष के साथ ढीले फंस जाते हैं, अल परमाणु और संबंधित लोचदार स्थिरांक के पास जाली का परिवर्तन तब आवृत्ति में एक समान परिवर्तन का कारण बनता है। स्वीपिंग इस प्रभाव को कम करते हुए, जाली से Li+ और Na+ आयनों को हटा देता है। Al3+ साइट हाइड्रोजन परमाणुओं को भी फंसा सकती है। एक्स-रे पल्स के संपर्क में आने के बाद सभी क्रिस्टल में क्षणिक नकारात्मक आवृत्ति बदलाव होता है आवृत्ति फिर धीरे-धीरे वापस आती है प्राकृतिक क्वार्ट्ज 10-1000 सेकंड के बाद स्थिर आवृत्ति तक पहुंच जाता है, पूर्व-विकिरण आवृत्ति के लिए एक नकारात्मक ऑफसेट के साथ, कृत्रिम क्रिस्टल पूर्व-विकिरण की तुलना में थोड़ा कम या अधिक आवृत्ति पर लौटते हैं, स्वेप्ट क्रिस्टल लगभग मूल आवृत्ति पर वापस आ जाते हैं। उच्च तापमान पर एनीलिंग तेज होती है। उच्च तापमान और क्षेत्र की ताकत पर वैक्यूम के तहत स्वीप करने से एक्स-रे दालों के लिए क्रिस्टल की प्रतिक्रिया को और कम किया जा सकता है। ^[37] एक एक्स-रे खुराक के बाद अनसेप्ट क्रिस्टल का श्रृंखला प्रतिरोध बढ़ जाता है, और एक प्राकृतिक क्वार्ट्ज (परिपथ में संबंधित लाभ आरक्षित की आवश्यकता होती है) के लिए कुछ हद तक उच्च मूल्य और सिंथेटिक क्रिस्टल के लिए पूर्व-विकिरण मूल्य पर वापस जाने की घोषणा करता है। स्वेप्ट क्रिस्टल का श्रृंखला प्रतिरोध अप्रभावित रहता है। श्रृंखला प्रतिरोध की वृद्धि क्यू को कम करती है, बहुत अधिक वृद्धि दोलनों को रोक सकती है। न्यूट्रॉन विकिरण परमाणुओं को खटखटाकर जाली में अव्यवस्थाओं को पेश करके आवृत्ति परिवर्तन को प्रेरित करता है, एक तेज न्यूट्रॉन कई दोष पैदा कर सकता है, SC और AT कट आवृत्ति अवशोषित न्यूट्रॉन खुराक के साथ मोटे तौर पर रैखिक रूप से बढ़ जाती है, जबकि BT कटौती की आवृत्ति घट जाती है।^[47] न्यूट्रॉन तापमान-आवृत्ति विशेषताओं को भी बदलते हैं। कम आयनीकरण विकिरण खुराक पर आवृत्ति परिवर्तन उच्च खुराक की तुलना में आनुपातिक रूप से अधिक होता है। उच्च-तीव्रता विकिरण क्रिस्टल और ट्रांजिस्टर में प्रकाशिक चालकता को प्रेरित करकेदोलक को रोक सकता है, एक स्वेप्ट क्रिस्टल और ठीक से अभिकल्पना किए गए परिपथ के साथ विकिरण फटने के बाद 15 माइक्रोसेकंड के भीतर दोलन फिर से शुरू हो सकते हैं।क्षार धातु अशुद्धियों के उच्च स्तर वाले क्वार्ट्ज क्रिस्टल विकिरण के साथ क्यू खो देते हैं, क्यू घुमावदार कृत्रिम क्रिस्टल अप्रभावित है। उच्च खुराक (105 रेड से अधिक) के साथ विकिरण बाद की खुराक के प्रति संवेदनशीलता को कम करता है। बहुत कम विकिरण खुराक (300 रेड से नीचे) का अनुपातहीन रूप से उच्च प्रभाव होता है, लेकिन यह अरैखिकता उच्च खुराक पर संतृप्त होती है। बहुत अधिक मात्रा में, क्रिस्टल की विकिरण प्रतिक्रिया भी प्रभावित हो सकती है, क्योंकि अशुद्धता साइटों की सीमित संख्या प्रभावित हो सकती है।^[36]

क्रिस्टल पर चुंबकीय क्षेत्र का बहुत कम प्रभाव पड़ता है, क्योंकि क्वार्ट्ज प्रतिचुंबकीय है, एडी धाराओं या एसी वोल्टेज को हालांकि परिपथ में प्रेरित किया जा सकता है, और बढ़ते और आवास के चुंबकीय भागों को प्रभावित किया जा सकता है।

पावर-अप के बाद, क्रिस्टल को "वार्म अप" करने और उनकी आवृत्ति को स्थिर करने में कई सेकंड से लेकर मिनट तक का समय लगता है। ओवन-नियंत्रित OCXOs (OCXOs) को तापीय संतुलन तक पहुँचने के लिए गर्म करने के लिए आमतौर पर 3-10 मिनट की आवश्यकता होती है, ओवन-रहित ऑसिलेटर कई सेकंड में स्थिर हो जाते हैं क्योंकि क्रिस्टल में बिखरे कुछ मिलीवाट आंतरिक ताप के एक छोटे लेकिन ध्यान देने योग्य स्तर का कारण बनते हैं।^[48]

क्रिस्टल में कोई अंतर्निहित विफलता तंत्र नहीं है कुछ ने दशकों से उपकरणों में काम किया है। हालांकि, विफलताओं की शुरुआत बॉन्डिंग में खराबी, लीकी एनक्लोजर, जंग, परिपक्वन बढ़ने के साथ आवृति शिफ्ट, बहुत अधिक यांत्रिक झटके से क्रिस्टल को तोड़ना, या नॉनस्वेप्ट क्वार्ट्ज का उपयोग करने पर विकिरण-प्रेरित क्षति से हो सकती है। ^[49] ओवरड्राइविंग से क्रिस्टल भी क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

क्रिस्टल को उपयुक्त ड्राइव स्तर पर संचालित किया जाना है। जबकि AT कट काफी क्षमाशील होते हैं, केवल उनके विद्युत मापदंडों के साथ, स्थिरता और परिपक्वन बढ़ने की विशेषताओं को कम किया जा रहा है, जब कम आवृत्ति वाले क्रिस्टल, विशेष रूप से फ्लेक्सुरल-मोड वाले, बहुत अधिक ड्राइव स्तरों पर फ्रैक्चर हो सकते हैं। ड्राइव स्तर को क्रिस्टल में विलुप्त होने वाली शक्ति की मात्रा के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। उपयुक्त ड्राइव स्तर 100 kHz तक फ्लेक्सुरल मोड के लिए लगभग 5 μW, मौलिक मोड के लिए 1 μW, 1-4 मेगाहर्ट्ज (MHz) पर मौलिक मोड के लिए 0.5 μW, मौलिक मोड के लिए 4-20 मेगाहर्ट्ज (MHz) और 20-200 मेगाहर्ट्ज (MHz) पर ओवरटोन मोड के लिए 0.5 μW हैं।^[50]बहुत कम ड्राइव स्तर दोलक शुरू करने में समस्या पैदा कर सकता है। उच्च स्थिरता और दोलक की कम बिजली की खपत के लिए कम ड्राइव स्तर बेहतर हैं। उच्च ड्राइव स्तर, बदले में, सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाकर शोर के प्रभाव को कम करते हैं।^[51]

कट क्रिस्टल की स्थिरता बढ़ती आवृत्ति के साथ कम हो जाती है। अधिक सटीक उच्च आवृत्तियों के लिए एक क्रिस्टल का उपयोग कम मौलिक आवृत्ति के साथ, एक ओवरटोन पर संचालित करना बेहतर है।

निर्माण के तुरंत बाद होने वाले सबसे बड़े परिवर्तन समय के साथ परिपक्वन बढ़ने में कमी आती है। 85 से 125 डिग्री सेल्सियस पर लंबे समय तक भंडारण द्वारा कृत्रिम रूप से परिपक्वन बढ़ने से क्रिस्टल की दीर्घकालिक स्थिरता बढ़ सकती है।

बुरी तरह से अभिकल्पना किया गयादोलक परिपथ अचानक एक ओवरटोन पर दोलन करना शुरू कर सकता है। 1972 में, कैलिफोर्निया के फ्रेमोंट में एक ट्रेन एक दोषपूर्णदोलक के कारण दुर्घटनाग्रस्त हो गई थी। टैंक कैपेसिटर के एक अनुचित मूल्य के कारण नियंत्रण बोर्ड में क्रिस्टल ओवरड्राइव हो गया, एक ओवरटोन पर कूद गया, और ट्रेन को धीमा करने के बजाय गति देने का कारण बना दिया था।^[52]

क्रिस्टल कटौती

अनुनादकप्लेट को स्रोत क्रिस्टल से कई अलग-अलग तरीकों से काटा जा सकता है। कट का उन्मुखीकरण क्रिस्टल की परिपक्वन बढ़ने की विशेषताओं, आवृत्ति स्थिरता, थर्मल विशेषताओं और अन्य मापदंडों को प्रभावित करता है। ये कट बल्क एकॉस्टिक वेव (BAW) पर काम करते हैं, उच्च आवृत्तियों के लिए, सतह ध्वनिक तरंग (SAW) उपकरण कार्यरत हैं।

] क्रिस्टल कट की छवि]^[53]

कट	आवृति सीमा	तरीका	कोणों	विवरण
AT	0.5–300 मेगाहर्ट्ज	मोटाई अपरूपण (सी-मोड, धीमी अर्ध-कतरनी)	35°15', 0° (<25 मेगाहर्ट्ज) 35°18', 0°(>10 मेगाहर्ट्ज)	मोटाई अपरूपण (सी-मोड, धीमी अर्ध-कतरनी) 35°15', 0° (<25 मेगाहर्ट्ज) 35°18', 0°(>10 MHz) 1934 में विकसित सबसे आम कट। प्लेट में क्रिस्टल का x अक्ष होता है और z (ऑप्टिक) अक्ष से 35°15' झुका होता है। आवृत्ति-तापमान वक्र लगभग 25-35 डिग्री सेल्सियस पर विभक्ति बिंदु के साथ साइन के आकार का वक्र है। आवृत्ति स्थिरांक 1.661 मेगाहर्ट्ज⋅मिमी है।^[54]सभी क्रिस्टल में से अधिकांश (अनुमानित 90% से अधिक) इस प्रकार हैं।^[55] व्यापक तापमान रेंज में काम करने वाले ऑसिलेटर्स के लिए उपयोग किया जाता है, 0.5 से 200 मेगाहर्ट्ज की सीमा के लिए ओवन-नियंत्रित ऑसिलेटर्स में भी उपयोग किया जाता है।^[56] यांत्रिक तनावों के प्रति संवेदनशील, चाहे वह बाहरी ताकतों के कारण हो या तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण। thickness shear क्रिस्टल आम तौर पर 1-30 मेगाहर्ट्ज पर मौलिक मोड में, 30-90 मेगाहर्ट्ज पर तीसरा ओवरटोन, और 90-150 मेगाहर्ट्ज पर 5वां ओवरटोन पर काम करते हैं,^[57] अन्य स्रोत के अनुसार उन्हें मौलिक मोड ऑपरेशन के लिए बनाया जा सकता है 300 मेगाहर्ट्ज, हालांकि उस मोड का उपयोग आमतौर पर केवल 100 मेगाहर्ट्ज^[58] के लिए किया जाता है और एक अन्य स्रोत के अनुसार AT कट की मौलिक आवृत्ति के लिए ऊपरी सीमा छोटे व्यास के रिक्त स्थान के लिए 40 मेगाहर्ट्ज तक सीमित है।^[54] या तो एक पारंपरिक गोल डिस्क के रूप में निर्मित किया जा सकता है, या एक स्ट्रिप रेज़ोनेटर के रूप में बाद वाला बहुत छोटे आकार की अनुमति देता है। क्वार्ट्ज ब्लैंक की मोटाई लगभग (1.661 मिमी)/(मेगाहर्ट्ज में आवृति) होती है, जिसकी आवृति आगे की प्रक्रिया से कुछ हद तक बदल जाती है।^[59]तीसरा ओवरटोन मौलिक आवृत्ति से लगभग 3 गुना अधिक है, ओवरटोन मौलिक आवृत्ति के समतुल्य गुणक से लगभग 25 हरिवार प्रति ओवरटोन से अधिक है। ओवरटोन मोड में संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए क्रिस्टल को विशेष रूप से विमान समांतरता और सतह खत्म करने के लिए विशेष रूप से संसाधित किया जाना चाहिए ताकि किसी दिए गए ओवरटोन आवृत्ति पर सर्वोत्तम प्रदर्शन हो सकता है। ^[50]
SC	0.5–200 मेगाहर्ट्ज	thickness shear	35°15', 21°54'	1974 में विकसित एक विशेष कट (तनाव मुआवजा), कम चरण शोर और अच्छी उम्र बढ़ने की विशेषताओं के साथ ओवन-स्थिर ऑसिलेटर के लिए एक डबल-रोटेट कट (35 ° 15 'और 21 ° 54') है। यांत्रिक तनाव के प्रति कम संवेदनशील। तेज वार्म-अप गति, उच्च क्यू, बेहतर क्लोज-इन चरण शोर, गुरुत्वाकर्षण के वेक्टर के खिलाफ स्थानिक अभिविन्यास के प्रति कम संवेदनशीलता और कंपन के प्रति कम संवेदनशीलता है।^[60] इसकी आवृत्ति स्थिरांक 1.797 मेगाहर्ट्ज⋅mm है। युग्मित मोड AT कट से भी बदतर हैं, प्रतिरोध अधिक हो जाता है और ओवरटोन के बीच परिवर्तित करने के लिए अधिक देखभाल की आवश्यकता होती है। AT कट के समान आवृत्तियों पर संचालित होता है। आवृति-तापमान वक्र 95 डिग्री सेल्सियस पर विभक्ति बिंदु के साथ एक तीसरा क्रम नीचे की ओर परवलय है और AT कट की तुलना में बहुत कम तापमान संवेदनशीलता है। OCXOs के लिए उपयुक्त उदा। अंतरिक्ष और जीपीएस सिस्टम। AT कट की तुलना में कम उपलब्ध, मापदंडों के क्रम-परिमाण सुधार का निर्माण करना अधिक कठिन है, परिमाण के सख्त क्रिस्टल अभिविन्यास सहिष्णुता के क्रम के लिए कारोबार किया जाता है।.^[61]AT कट की तुलना में उम्र बढ़ने की विशेषताएं 2 से 3 गुना बेहतर होती हैं। ड्राइव स्तरों के प्रति कम संवेदनशील। बहुत कम गतिविधि डुबकी। प्लेट ज्यामिति के प्रति कम संवेदनशील। ओवन की आवश्यकता होती है, परिवेश के तापमान पर अच्छी तरह से काम नहीं करता है क्योंकि आवृत्ति कम तापमान पर तेजी से गिरती है। संबंधित AT कट की तुलना में कई गुना कम गतिमान समाई है, संलग्न संधारित्र द्वारा क्रिस्टल आवृत्ति को समायोजित करने की संभावना को कम करता है यह पारंपरिक TCXOऔर वीसीएक्सओ उपकरणों में उपयोग को प्रतिबंधित करता है, और अन्य अनुप्रयोगों में जहां क्रिस्टल की आवृत्ति को समायोज्य होना पड़ता है।^[62]^[63] मौलिक आवृत्ति के लिए तापमान गुणांक इसके तीसरे ओवरटोन से भिन्न होता है जब क्रिस्टल को दोनों आवृत्तियों पर एक साथ संचालित करने के लिए प्रेरित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बीट आवृत्ति का उपयोग तापमान संवेदन के लिए किया जा सकता है उदाहरण माइक्रो कंप्यूटर-मुआवजा क्रिस्टल ऑसिलेटर्स विद्युत क्षेत्रों के प्रति संवेदनशील एयर डंपिंग के प्रति संवेदनशील, इष्टतम क्यू प्राप्त करने के लिए इसे वैक्यूम में पैक किया जाना है।^[45]B-मोड के लिए तापमान गुणांक -25 ppm/डिग्री सेल्सियस है, दोहरी मोड 80 से 100 ppm/डिग्री सेल्सियस से अधिक के लिए है।^[64]
BT	0.5–200 मेगाहर्ट्ज	thickness shear (b-mode, fast quasi-shear)	−49°8', 0°	प्लेट को छोड़कर AT कट के समान एक विशेष कट को z अक्ष से 49° पर काटा जाता है। thickness shear मोड में, B-मोड (तेज अर्ध-कतरनी) में संचालित होता है। इसमें अच्छी तरह से ज्ञात और दोहराने योग्य विशेषताएं हैं।^[65] आवृत्ति स्थिरांक 2.536 मेगाहर्ट्ज⋅मिमी है। AT कट की तुलना में खराब तापमान की विशेषताएं हैं। उच्च आवृत्ति स्थिरांक के कारण, 50 मेगाहर्ट्ज से अधिक AT कट की तुलना में उच्च आवृत्तियों वाले क्रिस्टल के लिए उपयोग किया जा सकता है।.^[54]
IT		thickness shear		विशेष कट, ओवन-स्थिर ऑसिलेटर्स के लिए बेहतर विशेषताओं के साथ एक डबल-रोटेट कट है। thickness shear मोड में काम करता है। आवृत्ति-तापमान वक्र 78 डिग्री सेल्सियस पर विभक्ति बिंदु के साथ एक तीसरा क्रम नीचे की ओर परवलय है। बहुत कम प्रयुक्त। SC कट के समान प्रदर्शन और गुण हैं, जो उच्च तापमान के लिए अधिक उपयुक्त हैं।
FC		thickness shear		ओवन-स्थिर ऑसिलेटर्स के लिए बेहतर विशेषताओं के साथ एक विशेष कट, डबल-रोटेड कट। thickness shear मोड में काम करता है। आवृत्ति-तापमान वक्र 52 डिग्री सेल्सियस पर विभक्ति बिंदु के साथ एक तीसरा क्रम नीचे की ओर परवलय है। बहुत कम प्रयुक्त। ओवन-नियंत्रित ऑसिलेटर्स में कार्यरत ओवन को AT/IT/SC कट्स की तुलना में कम तापमान पर सेट किया जा सकता है, तापमान-आवृत्ति वक्र (जो अन्य कटों की तुलना में भी व्यापक है) के समतल भाग की शुरुआत तक। परिवेश का तापमान इस क्षेत्र तक पहुंच जाता है, ओवन बंद हो जाता है और क्रिस्टल उचित सटीकता बनाए रखते हुए परिवेश के तापमान पर संचालित होता है। इसलिए यह कटौती उच्च परिवेश के तापमान पर उचित स्थिरता के साथ अपेक्षाकृत कम ओवन तापमान की अनुमति देने की बिजली बचत सुविधा को जोड़ती है।^[66]
AK		thickness shear		AT और BT कटौती की तुलना में बेहतर तापमान-आवृत्ति विशेषताओं के साथ एक डबल घुमाया गया कट और AT, BT, और SC कटौती की तुलना में क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास के लिए उच्च सहनशीलता के साथ (गणना के अनुसार मानक AT कट के मुकाबले कारक 50 द्वारा)। thickness shear मोड में काम करता है।^[61]
CT	300–900 किलोहर्ट्ज़	face shear	38°, 0°	आवृत्ति-तापमान वक्र एक नीचे की ओर परवलय है।
DT	75–800 किलोहर्ट्ज़	face shear	−52°, 0°	CT कट के समान है। आवृत्ति-तापमान वक्र एक नीचे की ओर परवलय है। तापमान गुणांक CT कट से कम है जहां आवृत्ति रेंज अनुमति देती है, CT पर DT को प्राथमिकता दी जाती है।^[54]
SL		face shear	−57°, 0°
GT	0.1–3 मेगाहर्ट्ज	चौड़ाई-विस्तारित	51°7'	−25..+75 डिग्री सेल्सियस के बीच इसका तापमान गुणांक दो मोड के बीच रद्द करने के प्रभाव के कारण शून्य के करीब है।^[54]
E, 5°X	50–250 किलोहर्ट्ज़	अनुदैर्ध्य		यथोचित रूप से कम तापमान गुणांक है, व्यापक रूप से कम आवृत्ति वाले क्रिस्टल फिल्टर के लिए उपयोग किया जाता है।^[54]
MT	40–200 किलोहर्ट्ज़	अनुदैर्ध्य
ET			66°30'
FT			−57°
NT	8–130 किलोहर्ट्ज़	लंबाई-चौड़ाई वंक (फ्लेक्सोरि) (झुकने)
XY, tuning fork	3–85 किलोहर्ट्ज़	लंबाई-चौड़ाई वंक (फ्लेक्सोरि)		प्रमुख निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल, क्योंकि यह अन्य कम-आवृत्ति कटौती से छोटा है, कम खर्चीला है, इसमें कम प्रतिबाधा और कम Co/C1 अनुपात है। मुख्य अनुप्रयोग 32.768 शुभकामनाएं आरटीसी क्रिस्टल है। इसका दूसरा ओवरटोन मौलिक आवृत्ति का लगभग छह गुना है।^[50]
H	8–130 किलोहर्ट्ज़	लंबाई-चौड़ाई वंक (फ्लेक्सोरि)		वाइडबैंड फिल्टर के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। तापमान गुणांक रैखिक है।
J	1–12 किलोहर्ट्ज़	लंबाई-चौड़ाई वंक (फ्लेक्सोरि)		जे कट दो क्वार्ट्ज प्लेटों से बना होता है जो एक साथ बंधे होते हैं, जिन्हें किसी दिए गए विद्युत क्षेत्र के लिए चरण गति से बाहर करने के लिए चुना जाता है।
RT				डबल घुमाया हुआ कट।
SBTC				डबल घुमाया हुआ कट।
TS				डबल घुमाया हुआ कट।
X 30°				डबल घुमाया हुआ कट।
LC		thickness shear	11.17°/9.39°	एक रैखिक तापमान-आवृत्ति प्रतिक्रिया के साथ एक डबल घुमाए गए कट ("रैखिक गुणांक") का उपयोग क्रिस्टल थर्मामीटर में सेंसर के रूप में किया जा सकता है। तापमान गुणांक 35.4 ppm/डिग्री सेल्सियस है।^[64]
AC			31°	तापमान के प्रति संवेदनशील, एक सेंसर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। खड़ी आवृत्ति-तापमान विशेषताओं के साथ एकल मोड पर किया जाता है।^[67] तापमान गुणांक 20 ppm/डिग्री सेल्सियस है।^[64]
BC			−60°	Temperature-sensitive.^[67]
NLSC				तापमान के प्रति संवेदनशील। तापमान गुणांक लगभग 14 ppm/डिग्री सेल्सियस है।^[64]
Y				तापमान के प्रति संवेदनशील, एक सेंसर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। खड़ी आवृत्ति-तापमान विशेषताओं के साथ एकल मोड।^[67] प्लेट का तल क्रिस्टल के Y अक्ष के लंबवत होता है।^[68] समानांतर या 30-डिग्री भी कहा जाता है। तापमान गुणांक लगभग 90 ppm/डिग्री सेल्सियस है।^[64]
X				1921 में W.G. Cady द्वारा पहले क्रिस्टल ऑसिलेटर्स में से एक में उपयोग किया गया था, और 1927 में हॉर्टन और मैरिसन द्वारा पहली क्रिस्टल घड़ी में 50 अक्षर वर्तन थरथरानवाला के रूप में उपयोग किया गया था। ^[69] प्लेट का तल क्रिस्टल के X अक्ष के लंबवत है। लंबवत, सामान्य, क्यूरी, शून्य-कोण या अल्ट्रासोनिक भी कहा जाता है।^[70]

कट नाम में टी एक तापमान-मुआवजा कटौती को चिह्नित करता है, कट इस तरह से उन्मुख होता है कि जाली के तापमान गुणांक न्यूनतम होते हैं, एफसी और SC कटौती भी तापमान- प्रतिकारित है।

उच्च आवृत्ति कट उनके किनारों से लगे होते हैं, आमतौर पर स्प्रिंग्स पर, वसंत की कठोरता इष्टतम होनी चाहिए, जैसे कि यह बहुत कठोर है, यांत्रिक झटके क्रिस्टल में स्थानांतरित हो सकते हैं और इसके टूटने का कारण बन सकते हैं, और जब अधीन हो एक यांत्रिक झटका, और टूटना बहुत कम कठोरता क्रिस्टल को संपुष्टि के अंदर से टकराने की अनुमति दे सकती है। स्ट्रिप अनुनादक, आमतौर पर AT कट्स, छोटे होते हैं और इसलिए यांत्रिक झटके के प्रति कम संवेदनशील होते हैं। एक ही आवृत्ति और ओवरटोन पर, पट्टी में कम खींचने की क्षमता, उच्च प्रतिरोध और उच्च तापमान गुणांक होता है।^[71]

कम आवृत्ति कटौती नोड्स पर लगाई जाती है जहां वे वस्तुतः गतिहीन होते हैं, क्रिस्टल और लीड के बीच प्रत्येक तरफ ऐसे बिंदुओं पर पतली तारों को संलग्न किया जाता है।पतली तारों पर निलंबित क्रिस्टल का बड़ा द्रव्यमान विधानसभा को यांत्रिक झटके और कंपन के प्रति संवेदनशील बनाता है।^[54]

क्रिस्टल आमतौर पर भली भांति बंद करके सील किए गए कांच या धातु के मामलों में लगाए जाते हैं, जो शुष्क और निष्क्रिय वातावरण आमतौर पर वैक्यूम, नाइट्रोजन या हीलियम से भरे होते हैं। प्लास्टिक हाउसिंग का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन वे हर्मेटिक नहीं हैं और क्रिस्टल के चारों ओर एक और माध्यमिक सीलिंग बनाई जानी है।

कई गुंजयमान विन्यास संभव हैं, सीधे जोड़ने के शास्त्रीय तरीके के अलावा क्रिस्टल की ओर जाता है। उदाहरण बीवीए अनुनादक (Boîtier à Vieillissement Amélioré, एन्क्लोजर विद इम्प्रूव्ड एजिंग)),^[72] 1976 में विकसित हुआ कंपन को प्रभावित करने वाले भागों को एक ही क्रिस्टल (जो बढ़ते तनाव को कम करता है) से मशीनीकृत किया जाता है, और इलेक्ट्रोड को अनुनादक पर नहीं बल्कि एक ही बार से क्वार्ट्ज के आसन्न स्लाइस से बने दो कंडेनसर डिस्क के तीन-परत सैंडविच बनाना जिसमें इलेक्ट्रोड और कंपन तत्व के बीच कोई तनाव न हो अंदरूनी किनारों पर जमा किया जाता है। इलेक्ट्रोड और अनुनादक के बीच की खाई दो छोटी श्रृंखला कैपेसिटर के रूप में कार्य करती है, जिससे क्रिस्टल परिपथ प्रभावों के प्रति कम संवेदनशील हो जाता है।^[73] परिणामी विन्यास बीहड़ है, सदमे और कंपन के लिए प्रतिरोधी है, त्वरण और आयनीकरण विकिरण के लिए प्रतिरोधी है, और परिपक्वन बढ़ने की विशेषताओं में सुधार हुआ है। AT कट आमतौर पर उपयोग किया जाता है, हालांकि SC कट वेरिएंट भी मौजूद हैं। बीवीए अनुनादक अक्सर अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। ^[74]

1930 से 1950 के दशक में, लोगों के लिए मैन्युअल पीस द्वारा क्रिस्टल की आवृत्ति को समायोजित करना काफी सामान्य था। क्रिस्टल अपनी आवृत्ति बढ़ाने के लिए एक महीन अपघर्षक घोल, या यहां तक कि एक टूथपेस्ट का उपयोग करके जमीन पर थे। कम Q की कीमत पर, एक पेंसिल लेड के साथ क्रिस्टल चेहरे को चिह्नित करके क्रिस्टल के ओवरग्राउंड होने पर 1-2 किलोहर्ट्ज़ (kHz) की थोड़ी कमी संभव थी।^[75]

संलग्न कैपेसिटेंस को संशोधित करके क्रिस्टल की आवृत्ति थोड़ी समायोज्य ("खींचने योग्य") है। एक वैराक्टर, लागू वोल्टेज के आधार पर समाई के साथ एक डायोड, अक्सर वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल दोलक, वीसीएक्सओ में उपयोग किया जाता है।क्रिस्टल कट आमतौर पर AT या शायद ही कभी SC होते हैं, और मौलिक मोड में काम करते हैं उपलब्ध आवृत्ति विचलन की मात्रा ओवरटोन संख्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए तीसरे ओवरटोन में मौलिक मोड की खींचने की क्षमता का केवल एक-नौवां हिस्सा होता है। SC कटौती, जबकि अधिक स्थिर, काफी कम खींचने योग्य हैं।^[76]

परिपथ अंकन और संक्षिप्तीकरण

विद्युत योजनाबद्ध आरेखों पर, क्रिस्टल को वर्ग अक्षर Y (Y1, Y2, आदि) के साथ नामित किया जाता है। दोलक, चाहे वे क्रिस्टल ऑसिलेटर हों या अन्य, वर्ग अक्षर G (G1, G2, आदि) से निर्दिष्ट होते हैं।[79][80] क्रिस्टल को एक्स या एक्सटीएएल के साथ एक योजनाबद्ध या एक्सओ के साथ एक क्रिस्टल दोलक पर भी नामित किया जा सकता है।

क्रिस्टल दोलक प्रकार और उनके संक्षिप्त नाम:

'ATसीएक्सओ' - एनालॉग तापमान नियंत्रित क्रिस्टल दोलक
'सीडीएक्सओ' - कैलिब्रेटेड ड्यूल क्रिस्टल दोलक
'DTसीएक्सओ' - डिजिटल तापमान ने क्रिस्टल दोलक मुआवजा दिया
'ईएमएक्सओ ' - निकाला गया लघु क्रिस्टल दोलक
'जीपीएसडीओ' - ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम अनुशासित दोलक
एमसीएक्सओ'-माइक्रो कंप्यूटर-मुआवजा क्रिस्टल दोलक
'ओसीवीसीएक्सओ'-ओवन-नियंत्रित वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल दोलक
'ओसी एक्सओ-ओवन-नियंत्रित क्रिस्टल दोलक
'आरबीएक्सओ'-रुबिडियम क्रिस्टल दोलक (आरबीएक्सओ), एक क्रिस्टल दोलक (एक एमसीएक्सओ हो सकता है) एक अंतर्निहित रूबिडियम मानक के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है जो केवल कभी-कभी सत्ता बचाने के लिए चलाया जाता है
'टीसीवीसीएक्सओ'-तापमान-मुआवजा वोल्टेज-नियंत्रित दोलक | वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल दोलक
'टीसीएक्सओ'-तापमान-मुआवजा क्रिस्टल दोलक
'टीएमएक्सओ' - सामरिक लघु क्रिस्टल दोलक^[69]
टीएसएक्सओ-तापमान-संवेदी क्रिस्टल दोलक, TCXOका एक अनुकूलन
वीCTसीएक्सओ-वोल्टेज-नियंत्रित तापमान-संकलित क्रिस्टल दोलक
वीसीएक्सओ-वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल दोलक

यह भी देखें

घड़ी जनरेटर
क्लॉक ड्रिफ्ट - क्रिस्टल दोलक्स के क्लॉक ड्रिफ्ट माप का उपयोग यादृच्छिक संख्या जनरेटर बनाने के लिए किया जा सकता है।
क्रिस्टल फ़िल्टर
एरहार्ड कित्ज़ इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनिंग कांटे पर और सटीक सिग्नल आवृत्तियों के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल के साथ काम करते हैं
इस्साक कोगा-तापमान-स्थिर आर 1 कोगा कट का आविष्कारक
पियर्स दोलक
बहुत कम मात्रा में तौलने के लिए क्रिस्टल दोलक का उपयोग करके क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोब्लेंस।
पतली-फिल्म मोटाई मॉनिटर
वीएफओ (VFO)-चर-आवृत्ति दोलक

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v t e Electronic oscillators
Theory	Barkhausen stability criterion Harmonic oscillator Leeson's equation Nyquist stability criterion Oscillator phase noise Phase noise
LC oscillators	Armstrong or Meissner oscillator Clapp oscillator Colpitts oscillator Hartley oscillator Lampkin oscillator Meacham bridge oscillator Seiler oscillator Vackář oscillator resonant Royer
RC oscillators	Phase-shift oscillator Twin-T oscillator Wien bridge oscillator
Quartz oscillators	Butler oscillator Pierce oscillator Tri-tet oscillator
Relaxation oscillators	Blocking oscillator Multivibrator ring oscillator Pearson–Anson oscillator basic Royer
Other	Cavity oscillator Delay-line oscillator Opto-electronic oscillator Robinson oscillator Transmission-line oscillator Klystron oscillator Cavity magnetron Gunn oscillator

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