首先，我们所说的辐射是什么意思？就我们的目的而言，辐射是指活力以亚原子粒子或电磁波的形式穿越空间。亚原子粒子包括电子、中子、质子和离子。为了混淆起见，电子有时被称为β粒子，氦离子被称为α粒子。电磁的波，按频率升序和波长降序排列包括:无线电波, 微波, 红外线的, 可见光, 紫外线的, 光检查和伽马辐射。

致电离辐射

我们所关心的辐射种类被称为电离辐射，因为它们携带的能量足以通过电离损坏电子元件原子或者分子通过分离电子从它们那里（从而使所讨论的原子或分子带电）。考虑到电磁波，电磁波携带的能量随着波的频率增加（或波长减少）而增加。可见光、微波和无线电波等低频波通常不会携带足够的能量来损坏电子电路（或生物），但随着频率上升，X射线，尤其是伽马射线，可能会造成损害。请记住，电磁波也可以描述为由称为光子的粒子组成。可见光光子携带一定量的能量是没有问题的，但伽马射线光子携带高得多的能量水平是有问题的。任何具有实际质量的辐射粒子（光子是无质量的），如电子、质子、中子和离子都携带足够的能量，这是一个问题。

关键辐射测量值

鉴于辐射暴露所涉及的能量数量的重要性，我们需要知道它是如何表征和量化的。常用的度量单位有两种。首先，我们有所谓的能量通量，它用于描述一段时间内的照射量，单位为每平方厘米MeV，或简称MeV（百万电子伏特）。接下来是对材料吸收的辐射累积剂量（TID）的测量，单位为克拉（千拉德）。在这一点上不要太担心细节，但知道我们将使用什么术语是有用的。

用于太空的石英晶体谐振器和石英晶体振荡器必须考虑辐射的影响。辐射有多种类型，对任何特定电子元件是否可用于任何特定空间环境和应用的分析既详细又复杂。

Q-Tech辐射对晶体和振荡器的影响
辐射对石英晶体的影响

有两件事需要考虑，首先是辐射对石英晶体谐振器的影响，然后是辐射对振荡器电路中所有其他元件的影响。在本节中，我们将讨论前者。关于石英晶体本身，好消息是，与许多电子元件不同，石英晶体谐振器不会死亡，在任何合理可预见的情况下，它都不会因辐射而停止工作。唯一会彻底破坏晶体的是如果它受到足够高水平的机械冲击而实际上使晶体破裂，这是可能的，但不是在任何正常的太空飞行条件下。

可能发生的情况是某些种类的辐射和辐射量会改变石英晶体谐振器的频率。频率变化量通常不会过多，但会根据许多变量而变化，包括晶体的频率、晶体的品质因数（Q）、晶体的切割类型、辐射类型和辐射量。频率变化主要来自嵌入二氧化硅石英晶格中的非常少量的杂质。这些各种可能的杂质可以在石英内被去除和移动，导致微小的频率变化。

电子用途的石英是在非常高的温度和压力条件下合成生长的。在这种石英晶振的生长方面已经取得了巨大的进步，辐射引起的频率变化已经大大减少。除此之外，用于太空谐振器的石英还要经过一种叫做“扫描”的特殊工艺。

“扫描”石英棒涉及将它们置于1000V/cm（400V/inch）的非常高的单向DC静电场，同时将它们暴露于约500°C的非常高的温度并监测电流。这种“清扫”导致许多杂质通过石英棒迁移到边缘，然后用锯子切断这些边缘，留下纯石英棒，称为“清扫石英”。纯化的石英棒具有改善的辐射不敏感性。因此，大多数晶体的空间级规格（几乎所有）都规定必须使用扫描石英。

使用这种高可靠性的扫描石英，在大多数辐射环境中，用于最精密晶体振荡器（通常是OCXOs（恒温晶体振荡器）中的SC切割晶体）的谐振器通常仅改变几个或几个PPB（十亿分之一）的频率。当很好地描述和理解时，这种频率变化是可以处理的。在精度较低的XO（简单晶体振荡器）中使用的典型晶体谐振器通常会改变几个或几个PPM（百万分之一）的频率，由于这些XO的容差通常约为50 PPM，这也可以处理。事实上，高质量石英棒的增长势头非常好，许多公司都在XOs中使用非扫描石英，用于一些要求较低的空间环境。

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