[发明专利]用于计时器的由重掺杂硅制成的游丝

说明书

本发明提供一种用于计时器的由重掺杂硅制成的游丝，其中包括部件部分，尤其包括至少线圈或部分线圈，其具有离子密度大于或等于10¹⁸at/cm^‑3的重掺杂硅，以获得振荡器的热补偿。

技术领域

本发明涉及一种用于计时器的振荡器的螺旋弹簧以及包括这样的螺旋弹簧的振荡器、计时器的机芯和计时器。最后，还涉及制备这种游丝的方法。

背景技术

机械表的控制基于至少一个机械振荡器，其通常包括飞轮(即平衡机构)和以螺旋形式弯曲的弹簧(即螺旋弹簧或更简单的游丝)。游丝可以在一端处固定到摆轴，并且在另一端处固定到计时器的固定部分，例如夹板(即摆夹板，摆轴在其上枢转)。装配在现有技术的机械手表的运动中的螺旋弹簧以柔韧的矩形横截面的金属带或硅带的形式存在，其主要部分以阿基米德螺旋的形式围绕自身缠绕。游丝在其平衡位置(或中间位置)附近振荡。当摆轮离开该位置，它支撑游丝。这产生了回位力矩，其作用于摆轮上，目的在于使摆轮回到它的平衡位置。由于它已经获得了一定的速度以及由此的动能，摆轮继续前进经过其中间位置直到弹簧的反向力矩使它停止并且迫使它在其他方向旋转。在这种方式下，游丝调校摆轮的振荡周期。

机械表的精度取决于由摆轮和游丝组成的振荡器的固有频率的稳定性。随着温度改变，游丝和摆轮的热膨胀以及游丝的杨氏模量的变化，改变了所述振荡组件的固有频率，从而影响了手表的准确度。

人们熟知现有技术中的多种方案，这些方案试图减少或抑制振荡器的频率随温度的变化。一个这样的方法认为振荡器的固有频率F取决于由游丝施加在摆轮上的回位力矩C的常数与后者的惯性矩I之间的关系，如以下列出的关系式：

通过推导与温度相关的前述公式，我们获得了振荡器的固有频率中的相对热变化，其表达如下：

(1/F)dF/dT＝[(1/E)dE/dT+3α_s-2α_b]/2

其中，E是游丝的杨氏模量，(1/F)dF/dT是振荡器的热系数(thermalcoefficient，也被简称为首字母缩写TC)，(1/E)dE/dT是振荡器的摆轮的杨氏模量的热系数(也被简称为首字母缩写TCY)，α_s和α_b分别为游丝的热膨胀系数和振荡器的摆轮的热膨胀系数。

现有技术中人们熟知的试图通过选择游丝的TCY来抵消(nullify)振荡器的热系数TC的方案是适于此目的的。在各向异性的材料的情况下，例如硅，热系数随着材料的应力的结晶方向而变化，并且由此在游丝的长度上变化。类似地，在各项同性材料的情况下，例如氧化硅，热系数在条带的横截面内变化。对于由各向异性和/或各项同性的材料制成游丝，要考虑等同或表观的TCY，这对于本领域技术人员来说是通晓的。现有技术中通晓的试图通过选择游丝的等同或表观的TCY来抵消振荡器的热系数TC的方案是适于此目的的。

在以下说明中，“TCY”的表述特定地表示“等同或表观的TCY”。

通过实例的方法，文件EP1258768提出使用特定的顺磁性Nb-Hf合金制成的游丝，该合金包括有利水平的Hf。选定的合金的制备相对复杂。

文件EP1422436描述了另一种方案，基于包括氧化物层的硅来制备游丝。该方案要求具有大厚度的氧化物层。其制备需要游丝在非常高的温度下处理相当长的时间，这是不利的。

发明内容

本发明的目的是提供另一种螺旋弹簧的方案，其允许对振荡器给予热补偿，以获得这样的振荡器，即，其频率独立于或准独立于温度，并且其不具有现有技术有关的所有或一些缺陷。