Retrotechtacular: los cristales van a la guerra

Más de uno de nuestros lectores ha sugerido que destaquemos este hermoso proceso documental sobre la laboriosa y precisa fabricación de cristales de cuarzo piezoeléctricos a principios de la década de 1940. Solo unos años después, Bell Labs perfeccionaría un método para cultivar cristales sintéticos, enviando a un grupo de hombres valientes y mujeres ingeniosamente donadas de Reeves Sound Laboratories a la línea de desempleo.

Los primeros equipos de radio dependían de circuitos en decúbito prono o LC como mecanismo de relojería. Estos tendían a desplazarse a unos pocos kHz, lo que provocó el uso de osciladores de cristal para frecuencias estables en la década de 1920. Las vidas de nuestras fuerzas armadas y las de nuestros aliados de la Segunda Guerra Mundial dependían de equipos de comunicación confiables, por lo que los osciladores de cristal que usaban eran estantes superiores, hechos a mano con corteza brasileña.

En cada paso del camino, desde el cristal de cuarzo crudo recién extraído hasta las unidades de cristal creadas por miles de especies, estos minerales se clasifican, inspeccionan, verifican, cotejan, etc. Antes de que ocurra cada corte, se someten a pruebas para determinar su eje óptico, que está claramente marcado por una línea punteada negra. Este procedimiento también revela imperfecciones como el hermanamiento. Cada corte posterior se realiza teniendo en cuenta la orientación del eje óptico.

Una vez que los cristales oblatos miden aproximadamente una pulgada cuadrada y diecisiete milésimas de pulgada de espesor, se recubren con abrasivo líquido hasta que estén lo suficientemente delgados para alcanzar la frecuencia deseada. Finalmente, se prueba su efectividad en temperaturas extremas y se envían por un laberinto vertical para ver si se desprenden de los golpes.

[Thanks for sending this in, Fred and ar0cketman]

Retrotechtacular es una columna semanal con trucos, tecnología y kitsch de años anteriores. Ayude a mantenerlo actualizado enviando sus ideas para futuras entregas.

  • HV dice:

    O simplemente podrías cultivarlos ...

    • mmm ... dice:

      Quizás relea ese primer párrafo.

    • k-ww dice:

      El estado de ánimo / música de fondo en el enlace HV indica que el compositor vio "Forbidden Planet"

  • Perdió dice:

    Ciertamente hablaron de manera extraña entonces ... "pie-ah-a-zee-oh", "Ah-sala-scope". Pero nuevamente el narrador suena como si estuviera almorzando a la misma hora, así que tal vez sea solo él.

    • DainBramage dice:

      Crecí con mis abuelos que eran de esa generación. No los recuerdo ni a ellos ni a nadie hablando así, pero casi todos los documentales de época que vi tenían narradores. ¿Algo que quizás enseñen en la escuela de cine? ¿Pronunciación ridícula 101 quizás?

      • El gran dice:

        Puede que me equivoque, pero creo que este es el "acento del Atlántico medio". Consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Mid-Atlantic_English para obtener más detalles.

        • DainBramage dice:

          Creo que probablemente tengas razón.

        • Robar dice:

          Correcto. Afectación frecuente y característica deseable durante la producción de estas películas.

    • maxzillian dice:

      Podría ser peor, tuve un profesor de laboratorio que lo pronunció "ah-stupid-o-scope". Me volvió loco.

    • Wernicke dice:

      Quizás estaba ocultando su voz. A juzgar por los créditos iniciales alrededor de 0:20, querían que fuera anónimo:
      "UNA HISTORIA DE UNO DE LOS EXPLORADORES DEL CUERPO DE SEÑALES DEL USARMY"

  • FrankenPC dice:

    Me encantaron las fotos de las uñas perfectamente arregladas y pintadas de las mujeres. Puede que se trate de trabajo industrial, pero eso no impedirá que se vea bien.

    • Kristina Panos dice:

      Me preguntaba cuánto tiempo duraba el trabajo de laca promedio en algunas de las chicas de la “millonésima de pulgada”.

      • Desconocido dice:

        ¡Qué buena Christina! Gracias por escribirlo.

  • icanhazadd dice:

    ¡Dios mío, ese tipo corta cuarzo con sierra eléctrica y SIN GAFAS!

    • icanhazadd dice:

      Hicieron un corte donde él pone su protector facial hacia abajo, pero en el siguiente disparo cuando realmente va a hacer el corte, se ve claramente que lo volcó 🙁

      • DainBramage dice:

        Bueno, tal vez esté tratando de obtener una vista adecuada con el ojo que le queda.

        • Stromlo dice:

          Muchas gracias. Intenté * comer gachas de avena, ya sabes. Ahora será necesario limpiar mi teclado ...

      • RoyTheReaper dice:

        Quizás esté usando su corbata de seguridad.

        • danieljlouw dice:

          Correas de seguridad, duh

    • wut dice:

      En Aperture Science, el investigador es el investigador. Aquí está su anfitrión Cave Johnson ... fuera.

  • geonomad dice:

    Estos cristales abundaban en las tiendas superfluas en las décadas de 1950 y 1960. Todavía puede encontrar algunos en los mercados del mercado de jamón hoy.

    La alegría era doblar la frecuencia puliendo para aumentar la frecuencia, o bajar la frecuencia aplicando con cuidado grafito de un lápiz. Solía ​​limpiar Comet y vidrio para moler. Todavía tengo un cajón de cristales usado en un transmisor de 2 metros que multiplicó la frecuencia base por 18. Así que los cristales militares excesivos de 8 MHz fueron perfectos una vez que se ajustaron a la frecuencia adecuada.

    http://www.electronics-tutorials.com/oscillators/crystal-grinding.htm tiene más información sobre esta técnica amateur.

  • Cierto dice:

    @ 35:14 a 36:50 ¿Cómo redujo la frecuencia la exposición cronometrada a un potente haz de rayos X?

    ¿Cambió algún átomo de silicio a otro elemento y eso disminuyó la frecuencia?!?!? ¿Cuanto más larga es la exposición, más átomos cambiaron o algo más?

    • Microgadgethacker dice:

      El daño introducido de la foto de rayos X en la estructura cristalina cambia su frecuencia de resonancia hacia abajo. Cuanto más tiempo encienden los rayos X, más daño, menor es la frecuencia.

      • pobre dice:

        Lo que encuentro aterrador (para las chicas) es que el análisis de rayos X de cristal y / o la adaptación probablemente irradiaron a muchas de ellas a una tumba prematura. La plantilla de disminución de frecuencia me dio los jebies de Herbie: de acuerdo con el pequeño tamaño de la cabeza del instrumento, indicaba que la fuente probable de rayos X (rayos gamma, de hecho) era radiológica (probablemente una fuente de Cobalt 60). Todo lo que esté lo suficientemente caliente como para cambiar un cuarzo de cristal (incluso a pequeña escala) no sería lo que me sentaría al lado y escribiría en un diario.

        • acarsl99 dice:

          Pensé algo similar sobre el uso liberal de rayos X con los usuarios presentes. ¡No querría ser esa técnica con seguridad! ¿Qué tipo de información de seguridad no se les da a los empleados en estados como China hoy en día?

  • Dave Corbin dice:

    Ahora ese video es bueno ... Déjame contarte una historia sobre la fabricación de cristales en los años 70:

    A principios de los 70, trabajé en una fábrica de Crystal en Kansas City Kansas. Tuve todos los trabajos en la fábrica durante mis estudios de secundaria y universitarios. En general, trabajé a tiempo completo en el turno de turno, pero el turno de medianoche fue más divertido. Esta fábrica, en su momento, fabricó principalmente cristales de 3.579 Mhz para televisión en color. Algunos cristales de reloj de 32 kHz pero al menos 75000 cristales de televisión en color por día. Gran demanda de televisión en color en ese momento. Teníamos un competidor en Brasil haciendo aproximadamente el mismo volumen en ese momento.

    Obviamente, la tecnología se ha movido mucho desde la década de 1940. El trabajo se redujo considerablemente aunque varios procesos seguían siendo manuales. Debo decir: los trabajadores no se veían tan bien en los años 70 ... Supongo que eso también es obvio. Tuvimos el mismo enfoque caballeresco para los ácidos, el TCE y la seguridad, aunque se eliminaron todos los pasos de xRay.

    algunas diferencias en el flujo de Mfg:
    1) en la década de 1970, todo el procesamiento de cuarzo crudo se había transformado en crecimiento de cristales "sintéticos". Se colocaron cestas llenas de trozos de cuarzo crudo, en su mayoría transparente, en el fondo de los recipientes (básicamente recipientes de crecimiento amonotérmico) con esquejes de semillas cuadrados de 6 ″ de largo y 1/8 ″ de la orientación deseada colgados de cuerdas en los estantes superiores. Elevado a temperatura y presión ... 22 días después, 4 chicos fuertes de secundaria abrirían los barcos con mazos para aflojar y, grúa, para desenroscar el tapón de aluminio mecanizado (12 ″ de diámetro, 12 ″ de profundidad, paso de rosca fina). .. y Wollllaaa, tienes unas 500 rocas de cristal de unos 150 mm de largo, 30 mm de ancho y 18 mm de alto.

    2) Estas rocas entraron en un separador / sierra cuadrada ... a lo largo del centro a lo largo de caminos largos y luego se cuadraron en hermosos rectángulos cuadrados "perfectos"
    3) se verificaron dos veces la orientación ... luego se cortaron en ángulo recto en huecos de cristal cuadrados de 1,5 mm de grosor

    4) Estos fueron a Rough Lap ... Fuertes muchachos de secundaria corrieron estas vueltas. Placas de hierro fundido como se muestra en el video, pero las "literas" con los orificios pentagonales eran de plástico ... se hicieron alrededor de 60 vertederos cuadrados al mismo tiempo con una olla de aceite mineral / polvo de SiC goteando a través de los orificios en la placa superior. la placa superior pesaba alrededor de 40 libras, pero lentamente se redujo a alrededor de 25 libras cuando la reemplazamos. Los chicos de secundaria hacen girar el plato y lo vuelven a poner 330 veces por noche. Mis hombros y brazos eran muy impresionantes en ese momento. Teníamos estos viejos radios cortos maltratados conectados a un brazo sensor que estaba unido a la placa superior. cuando el "Ruido" de los cristales durante la molienda alcanzaba la intensidad correcta ... la vuelta se cerraría. descargamos y recargamos y vamos de nuevo.

    5) Estas reservas vacías se apilaron bajo presión (quizás 150 de ellas) y se colocaron en un "Torno" que redondeó los cristales.

    6) Cristales arrojados en un frasco ... Tubos de latón de 10 ″ de diámetro con polvo de SiC seco para golpear los bordes afilados
    7) cristales limpios y luego en el regazo "fino". estos tenían placas de luz (máquinas generalmente dirigidas por mujeres que cantan canciones country sobre hombres y sexo y generalmente iluminan a un niño ingenuo de secundaria)
    8) Cristales de nuevo en un vidrio "fino" para hacer huecos en forma de "lente".

    9) Limpiado ... enviado al departamento de evaporación de plata ... se colocó una forma de ojo de cerradura de plata y se superpuso en el centro con la parte larga del ojo de cerradura enviado a los bordes del cristal para la fijación de "Piernas"
    10) clips de alambre (patas) sostenidos en una base de plástico se cortaron en el cristal ... luego se ejecutaron a través de un sistema de afinación medir-grabar plata-medir-grabar un ciclo de plata hasta que se afinaron.
    11) agregue la lata de metal sobre ... mida / pruebe / marque y envíe.

    Me salté todos los baños químicos tóxicos y cosas por el estilo ... principalmente limpieza ... solo el paso de sintonización usó ácidos reales. Grandes mejoras en la fabricación: las mediciones de rayos X desaparecieron, la configuración de daños inducidos por rayos X, las rocas crudas / reales desaparecieron. En su mayor parte, sin embargo, las mujeres no estaban vestidas ni lucían hermosas. Bueno, era esta mamá muy caliente ... un proto-puma que era ... bueno, ese es otro tipo de historia juntos.

    • DainBramage dice:

      Mojosa! Gracias por compartir.
      Se volvió aún más interesante por el hecho de que acababa de abrir uno de los cristales exactos que usted describe, ¡tal vez incluso uno al que ayudó! Cosas muy interesantes.

      • pobre dice:

        Ídem. ¡Gracias por la información!

  • Microgadgethacker dice:

    Es asombroso el esfuerzo que se requirió para producir esos cristales en comparación con el proceso probablemente 100% automático actual con cuarzo sintético. Me pregunto cuánto cuestan esos cristales adaptados a los dólares de hoy. Puedo comprar un cristal de 20 Mhz por US $ 0,19. Para una estimación, si se han gastado 3 horas de manos de fabricación en cada cristal en esa película (desde la materia prima clasificada hasta el empaque), y usted dice que se fabrican hoy en los EE. UU. Con el mismo proceso en la película a una tarifa de tienda (con hasta) de $ 60 / hora, entonces estos valen alrededor de $ 180 cada uno sin incluir las materias primas. Una mirada genial a la historia. La electrónica ciertamente se ha vuelto más barata. Por cierto, debe estar preguntándose a dónde va toda esa agua cargada de químicos :).

    • Dave Corbin dice:

      Viviendo personalmente la versión 70 de esta fabricación / tecnología (25 años salta al futuro del video) Me gustaría mucho ver el proceso de fabricación actual. Se necesitaron otros 40 años para automatizar las últimas piezas de la mano, pero imagino que el cambio en el crecimiento de los cristales es el más dramático, ya que todos estamos acostumbrados a ver a los robots hacer las otras cosas.

      Los barcos ammonotermales que usamos en los años 70 tenían unos 14 pies de altura y las paredes de los barcos estaban hechas de aluminio de 10 a 15 pulgadas de espesor. el tapón mecanizado en la parte superior tenía alrededor de un pie de diámetro y un pie de largo. Todo el barco fue calentado por grandes resistencias en las paredes cerca del fondo del barco dentro de la capa aislante. Nunca vi las resistencias reales, por lo que no sé qué usaron o cómo se conectaron, excepto que estaban conectadas a un voltaje principal de 440.

      Entiendo que los jarrones modernos calientan los materiales dentro del jarrón y no el jarrón en sí de esa manera ... lo que permite paredes más delgadas y un menor consumo de energía. Me encantaría verlos en acción algún día.

      Estando en Kansas, hubo cortes de energía por tornados que fueron un verdadero revés para el proceso de crecimiento. Los ciclos de tiempo de los barcos causaron grandes problemas. Tuvimos que usar una grúa para tirar de todo el barco a través del techo del edificio y enviarlo a un lugar que pudiera ver el barco abierto. Me gustaría saber por qué el ciclo de tiempo fue tan malo para la nave y por qué no teníamos generadores lo suficientemente grandes o algo así, pero fue hace mucho tiempo ...

  • Leithoa dice:

    Entonces, ¿estas mujeres se pararon frente a (supongo) máquinas de rayos X dentales durante días con poca o ninguna protección? Me pregunto qué tan alto es su cáncer. Luego, para usar ácido cromático, apuesto a que la mayoría de estas fábricas son sitios superfluos y HF ("registrador de frecuencia") * temblará *.

    • AMS dice:

      Parece que tenía un delantal de plomo para la parte cristalográfica. Sin embargo.

    • Robar dice:

      La cámara de exposición a rayos X se introdujo en plomo.

      Los viejos principios de los proyectos no estaban tan guiados por las matemáticas y, a menudo, se hicieron aproximaciones y se aplicaron enormes márgenes de tolerancia. Es por eso que los equipos antiguos han sido tan confiables y han durado décadas.

      Necesita una resistencia para disipar 1 Watt. Seguro que una resistencia de 1 vatio lo hará, pero ¿cuánto tiempo? Use una resistencia de 5 vatios y durará para siempre.

      • Leithoa dice:

        Mi preocupación no era la longevidad del equipo inorgánico.

  • 1209 697 dice:

    Los cristales son algo sensibles al daño por radiación. El cuarzo natural es mucho más sensible que los cristales cultivados artificialmente, y la sensibilidad se puede reducir aún más barriendo el cristal, calentando el cristal a al menos 400 ° C en una atmósfera libre de hidrógeno en un campo eléctrico de al menos 500 V / cm durante al menos por lo menos 12 horas. Estos cristales barridos tienen una respuesta muy baja a la radiación ionizante constante. Algunos átomos de Si (IV) son reemplazados por impurezas de Al (III), cada uno con un catión de compensación Li + o Na + cerca. La ionización produce pares de huecos de electrones; los agujeros quedan atrapados en la cuadrícula cerca del átomo A, los átomos de Li y Na resultantes quedan atrapados libremente a lo largo del eje Z; el cambio de la red cerca del átomo A y la constante elástica correspondiente provocan entonces un cambio de frecuencia correspondiente. El barrido elimina los iones Li + y Na + de la cuadrícula, reduciendo este efecto. El sitio A3 + también puede capturar átomos de hidrógeno. Todos los cristales tienen un cambio de frecuencia negativo transitorio después de la exposición a un pulso de rayos X; la frecuencia luego cambia gradualmente hacia atrás; El cuarzo natural alcanza una frecuencia estable después de 10 a 1000 segundos, con un desplazamiento negativo de la frecuencia anterior a la radiación, los cristales artificiales vuelven a una frecuencia ligeramente más baja o más alta que la anterior a la radiación, los cristales barridos se restauran casi a la frecuencia original. La calcinación es más rápida a temperaturas más altas. El barrido al vacío a temperaturas y campos más altos puede reducir aún más la respuesta del cristal a los pulsos de rayos X. La resistencia en serie de los cristales no escaneados aumenta después de la dosis de rayos X y vuelve a un valor ligeramente más alto para el cuarzo natural (lo que requiere una ganancia de ganancia correspondiente en el circuito) y vuelve a un valor de preradiación para los cristales sintéticos. La resistencia en serie de los cristales barridos está intacta. El aumento de la resistencia en serie degrada Q; un crecimiento demasiado alto puede detener las oscilaciones. La radiación de neutrones provoca cambios de frecuencia al introducir desplazamientos en la red al chocar contra los átomos; un solo neutrón rápido puede producir muchos defectos; la frecuencia de corte de SC y AT aumenta aproximadamente de forma lineal con la dosis de neutrones absorbidos, mientras que la frecuencia de los cortes de BT disminuye. Los neutrones también cambian las características de temperatura-frecuencia. El cambio de frecuencia con dosis bajas de radiación ionizante es proporcionalmente más alto que con dosis más altas. La radiación de alta intensidad puede detener el oscilador induciendo conductividad en el cristal y los transistores; con un cristal barrido y un circuito correctamente diseñado, las oscilaciones pueden reanudarse dentro de los 15 microsegundos después de la explosión de radiación. Los cristales de cuarzo con altos niveles de impurezas de metales alcalinos pierden Q por irradiación; Q de cristales artificiales barridos no afecta. La radiación con dosis más altas (más de 105 ruedas) disminuye la sensibilidad a dosis posteriores. Las dosis de radiación muy bajas (por debajo de 300 rad) tienen un efecto desproporcionadamente más alto, pero esta no linealidad se satura a dosis más altas. En dosis muy altas, la respuesta radial del cristal también se satura, debido al número finito de manchas sucias que pueden verse afectadas.

    • José dice:

      * parpadear * O_O wow ... durante eventos nucleares que pueden destruir cualquier equipo de radio durante un período de tiempo considerable hasta que los cristales se asienten, asumiendo que están lo suficientemente cerca de las especificaciones para continuar operando TODO en la frecuencia de operación. Es decir, asumiendo también que su blindaje no los protegía lo suficiente, lo que es difícil de hacer en equipos portátiles.

    • Leithoa dice:

      Tus números parecen un poco fuera de lugar. Las "dosis altas" son 100 ruedas, pero las "dosis de radiación muy bajas" están por debajo de 300 .....

      @José
      Debido a que los militares tenían sus guerras secundarias para ver quién podía hundirse más cerca de cero en la década de 1950, probablemente ya estaban en su radio. Si su radio / computadora golpea 300 ruedas y late durante 20 minutos, no estará en mejores condiciones. En la mayoría de los casos, salir de allí e ir a un centro médico probablemente tendría una mayor prioridad que meterse con la electrónica.

  • El gran dice:

    Gracias HaD por estas series Retrotacular ... Las encuentro todas muy interesantes y agradables. Es asombroso ver cuán diferentes son las cosas hoy (tanto buenas como malas). Además, esos grandes botones y diales del equipo antiguo son simplemente hermosos.

  • José dice:

    Estas cosas siguen siendo buenas para saber si alguna tecnología nueva que haya reemplazado a una anterior se convierte repentinamente en un problema, y ​​alguien tiene que volver a la forma anterior para lograr lo mismo. También ayuda a informar de dónde venimos, lo que también puede conducir a innovaciones inesperadas.

    • Cody Barnes dice:

      Es poco probable que alguien reemplace los cristales en algunos dispositivos con cristales hechos a mano, a menos que sean solo patadas. Sin embargo, en mi opinión, su opinión sobre la comprensión de la tecnología actual mediante la revisión de los procesos heredados es considerable.

  • Robar dice:

    Un artículo bastante fascinante y una sección de comentarios muy informativa. ¡Continúe con estos comentarios!

    • Paul dice:

      ¡De hecho! Un pedacito maravilloso de historia.

  • zuul dice:

    ¿cómo se cortan ahora? láseres?

    • Leithoa dice:

      mismo método pero con robots controlando las esquinas de las ruedas de piedra.

  • Desconocido dice:

    Hay una antigua cantera de cuarzo industrial abandonada en medio de la nada en la isla de Vancouver. Alguien tuvo la previsión de comprar esa propiedad sin valor en los años 70. Obtuve un hedor apestoso extrayendo el oro y la plata de los escombros acumulados ...

  • W dice:

    La CSB (junta de seguridad química) de EE. UU. Investigó una explosión mortal en una instalación de cuarzo de EE. UU. No hace mucho tiempo.
    http://www.csb.gov/ndk-crystal-inc-explosion-with-offsite-fatality-/
    El informe es bastante interesante.

    • estático dice:

      Un caso de cómo la actitud de algo es segura hasta que se demuestre lo contrario es inútil para la gente.

    • Cierto dice:

      Ese es un evento aterrador. Asumiría que los recipientes de alta temperatura y presión como el de un área habitada estarían por debajo del nivel del suelo. Pero tal vez eso solo lo empeoraría explosión.

      • W dice:

        Y esperaría que recipientes a presión de varios pisos de 30,000 psi inspeccionen sus interiores en algún momento de 6 años. Supongo que eso muestra lo que sé.

  • GEO dice:

    Cuando estaba en la escuela, hice un QCM realmente muy crudo envolviendo manualmente una pieza de cuarzo natural en un oscilador. Hice todas mis medidas espaciales con un microscopio petrográfico. Este tipo está en el cuadro con mi título junto con un mapa geológico de 52 segundos dibujado a mano con datos recopilados por métodos no electrónicos. Hice el QCM como un proyecto paralelo mientras estaba en el laboratorio para ver si podía, realmente lamento no intentar obtener ningún crédito por eso.

  • estático dice:

    No estoy seguro de si todavía está vivo o no, sabía que trabajaba en este campo durante la Segunda Guerra Mundial.

Matías Jiménez
Matías Jiménez

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