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在宇宙空间、平流层、医疗用放射线装置、高能量实验设施等辐射环境中，晶体器件和光学元件会受到性能劣化的影响。
确保长期稳定性成为一大课题。为应对这种严酷环境，NDK推出了最高纯度的人工水晶 【N-Grade EX】 以及在此基础上实施独有的Swept处理的【N-Grade Exs】。
辐射环境下的课题
１．频率偏移
人工水晶中含有微量杂质，如铝（Al）、锂（Li）、钠（Na）等。
这些杂质在结晶内结合存在，但在受到辐射照射时，这些结合会被破坏，从而产生晶格缺陷和电荷陷阱。
结果是晶体的弹性特性发生变化，共振频率产生偏移。
这种频率偏移会直接影响使用晶体谐振器或振荡器的通信、测量、控制系统的基准信号，尤其在长期任务或高精度设备中，可能导致致命误差。
这种现象从很久以前就有报告，1989年的研究（Shimoda & Uno， IEICE）也确认了高能量辐射环境中的频率偏移。
【辐射引起的晶体谐振器的频率变化机制】
２．光学元件的性能劣化
辐射照射会在水晶内部形成称为"色心"的缺陷，这些缺陷吸收光线后会引起褐变。
这一现象在包括光学玻璃在内的许多透明材料中普遍存在，会导致紫外～可见光区域的透过率下降以及光学特性变化。
在水晶中，结晶中含有的微量的铝（Al）容易成为上述现象的起点，铝的存在会加速辐射引起的缺陷生成。
【一般光学用人工水晶的辐射照射试验】
无Swept处理即可实现99.99999(7N）高纯度的【N-Grade EX】。
NDK 的最高纯度人工水晶【N-Grade EX】是以"不在材料本身形成劣化因素"的理念为基础开发的人工水晶。
即使不经过Swept处理，也能在结晶生长阶段几乎完全去除Li和Na等杂质，实现99.99999%(7N）的高纯度。
其Al含量极低，可有效抑制辐射照射导致的色心形成，使频率偏移与光学褐变现象较传统材料大幅减少。
实验证明，即使在 31MGy 照射后，紫外～可见光区域的透过率仍得以保持，显示出在光学用途方面的优异的抗辐射光学性能。
【N-Grade EX 的辐射照射试验】
在一般光学玻璃中，为抑制辐射导致的色心形成，通常采用添加铈（Ce）等添加剂的补偿性措施。
而水晶的结构与玻璃不同，可通过设计，在材料层面排除主要的辐射劣化原因。
NDK追求这一特性，实现了即使在高辐射剂量下仍能维持光学性能的稳定性。
适用于NASA标准的 【N-Grade Exs】
一般的 Swept 水晶中仍残留 Al 杂质，而 [N-Grade Exs] 以 N-Grade EX 为基础，通过NDK独有的Swept处理工艺，将Li、Na和Al 含量实际降至了零水平。
因此，EXs 在辐射环境下的频率稳定性与光学特性进一步提升，可应对更为严苛的使用条件。
此外，其性能可符合NASA标准，具备适合于长期任务等极端环境的最高级稳定性。
【各类人工水晶的杂质含量比较】
※ 本数据仅为参考值，不是保证值。
【NDK的Sweeping工艺概要】
Swept处理是在高温（530～550℃）与高电压（1kV/cm）环境下，将 Li 和 Na 从水晶中去除的工序。
NDK通过采用碳电极的独有技术，在抑制对水晶的损坏的同时实现了高纯度化。
N-Grade EX・N-Grade EXs 的应用可能性
N-Grade EX・N-Grade Exs最适合于需要在严酷环境下的长期稳定性的领域，如设想在以下辐射环境下使用的领域。
宇宙设备
（卫星・探测器・太空望远镜）
在宇宙线与太阳耀斑辐射持续存在的环境中，保持频率稳定性与光学性能。
平流层通信（HAPS）
（HAPS）
在平流层将无人飞机作为基站进行长期飞行的构想。在宇宙射线、伽马射线的影响强烈、频率变动令人担忧的环境中仍有效。
医疗设备
（放射治疗装置・PET・CT）
在高剂量辐射影响内部部件的环境下，不易发生光学劣化且频率稳定性优异。
NDK的【N-Grade EX】与【N-Grade Exs】突破了传统处理技术的框架，是从材料层面实现了抗辐射性能提升的人工水晶。
能在严酷环境中提供可靠的频率和透过率。NDK目前正在对使用该材料的产品进行性能评估，并持续进行符合客户需求的应用验证。