現(xiàn)代社會幾乎人人談“輻”色變，因為輻射是一種高危致癌極其容易導(dǎo)致人體畸形的東西，而且無形無色無味，讓人察覺不到，但侵入人體和大腦后，會造成可怕的后果。然而Oscilent Crystal公司在生產(chǎn)石英晶振時，會用到一種電離輻射，這種輻射適當(dāng)使用少量不會對人造成任何影響，而且是一種非常先進(jìn)的晶振生產(chǎn)技術(shù)。Oscilent是比較知名的美國晶振品牌，其自身掌握了行業(yè)里高端的生產(chǎn)流程和制造工藝，接下來我們就看看Oscilent晶振公司是如何利用電離輻射量產(chǎn)石英水晶組件的。

電離輻射改變石英晶體振蕩器的頻率主要是因為晶體單元中輻射產(chǎn)生的變化[33,34]。在某些條件下，輻射也會使晶體單元的等效串聯(lián)電阻增加。當(dāng)振蕩器沒有輻射硬化時，電阻增加可以足夠大以停止振蕩。

圖31顯示了石英振蕩子對電離輻射脈沖的理想頻率響應(yīng)。答復(fù)由兩部分組成。最初，存在瞬態(tài)頻率變化，這主要是由于能量突然沉積到晶體單元中引起的熱瞬態(tài)效應(yīng)。這種效應(yīng)是前面討論的動態(tài)f與T效應(yīng)的表現(xiàn)。在由高純度石英制成的SC切割諧振器中不存在瞬態(tài)效應(yīng)。

圖31.晶振對電離輻射脈沖的響應(yīng)：f0=原始預(yù)輻射頻率，Dfss=穩(wěn)態(tài)頻率偏移（曝光后0.2小時至24小時），ft=時間t的瞬時頻率。

在響應(yīng)的第二部分中，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，存在永久頻率偏移，其是輻射劑量和晶體單元的性質(zhì)的函數(shù)。頻率變化與劑量的關(guān)系是非線性的，低劑量時每徑的變化比大劑量時大得多。在高于1千伏（SiO2）的劑量下，頻率隨劑量變化的速率取決于石英雜質(zhì)缺陷。例如，在1兆拉德劑量下，當(dāng)石英晶體單元由天然石英制成時，頻率變化可以高達(dá)10ppm;當(dāng)晶體由培養(yǎng)的石英制成時，它通常為1至幾ppm，當(dāng)晶體由掃過的培養(yǎng)石英制成時，它可以小至0.02ppm。

石英中主要關(guān)注的雜質(zhì)缺陷是 具有相關(guān)的間隙電荷補償劑的取代Al3+缺陷，其可以是H+，Li+或Na+離子，或空穴。該缺陷代替Si4+在石英晶格中。輻射可導(dǎo)致弱邊界補償器的位置變化，這改變了石英的彈性常數(shù)，從而導(dǎo)致頻率變化。離子的移動還導(dǎo)致晶體Q的減少，即石英晶體諧振器等效串聯(lián)電阻的增加，特別是在暴露于電離輻射脈沖時。如果振蕩器的增益裕度不足，增加的電阻可以在持續(xù)數(shù)秒的時間內(nèi)停止振蕩。電離輻射的高電平脈沖將在電路中產(chǎn)生光電流，這導(dǎo)致瞬間停止振蕩，與諧振器中使用的石英類型無關(guān)。在振蕩器中使用正確設(shè)計的振蕩器電路和由掃頻石英制成的諧振器，掃描是一種高溫，電場驅(qū)動的固態(tài)凈化過程，其中弱結(jié)合的堿補償劑從晶格中擴散出來，并被更緊密結(jié)合的H +離子和空穴所取代[37,38]。在典型的掃描過程中，將導(dǎo)電電極施加到石英棒的Z表面上，將棒加熱到約500℃，并施加電壓以便沿Z產(chǎn)生約1千伏/厘米的電場。方向。在通過棒的電流衰減（由于雜質(zhì)的擴散）到某個恒定值之后，棒緩慢冷卻，除去電壓，然后除去電極。由掃描石英制成的音叉晶體單元既不表現(xiàn)出輻射誘導(dǎo)的降解，也不表現(xiàn)出大的輻射引起的頻移。

在低劑量（例如，幾個rad）下，每rad的頻率變化可高達(dá)每輻射10-9[39]。低劑量效應(yīng)尚不清楚。它不依賴于雜質(zhì)，并且在約300拉德處飽和。在非常高的劑量下（即，>>1Mrad），雜質(zhì)依賴性頻移也飽和，因為由于晶體中缺陷的數(shù)量是有限的，因此與缺陷相互作用的輻射的影響也是有限的。

當(dāng)快中子沖入晶格并與原子碰撞時，它像臺球一樣散落。單個這樣的中子可以產(chǎn)生許多空位，間隙和破碎的原子間鍵。這種“位移損傷”對有源晶振頻率的影響主要取決于中子注量。振蕩頻率與中子注量以速率幾乎線性增加：8×10點-21每平方厘米的中子（N/厘米2），以10的注量范圍11到10/12N/厘米2，5×10-21/n/cm2在10/12至10/13n/cm 2，和0.7×10-21/N/厘米2/10/17到10/18牛頓/厘米2。

如果你仔細(xì)研究過石英晶體與石英晶體振蕩器的發(fā)展史，你會發(fā)現(xiàn)，這也是人類社會進(jìn)步的發(fā)展使，因為每一代科技的創(chuàng)新與突破，都與石英晶振，貼片晶振等頻率元件息息相關(guān)。從第一代的通訊設(shè)備，廣播音頻，影像，機器等，就已經(jīng)使了早期的晶振，一百多年來，Oscilent晶振也一直跟隨愈發(fā)先進(jìn)的產(chǎn)品而改變，到現(xiàn)在基本都能滿足所有用戶的要求。