Войти
Радиолюминесценция 1,8- кюри (67 ГБк ) 6 на 0,2 дюйма ( 152,4 мм × 5,1 мм) флакон с тритием, используемый в качестве источника света. Он представляет собой герметичную стеклянную трубку, содержащую радиоактивный газообразный тритий, внутренние поверхности которой покрыты люминофором.Радиолюминесценция - это явление, при котором свет образуется в материале при бомбардировке ионизирующее излучение, такое как альфа-частицы, бета-частицы или гамма-лучи. Радиолюминесценция используется в качестве источника света низкого уровня для ночного освещения инструментов или вывесок. Радиолюминесцентная краска раньше использовалась для стрелок часов и циферблатов инструментов, что позволяло читать их в темноте. Радиолюминесценция также иногда наблюдается вокруг мощных источников излучения, таких как ядерные реакторы и радиоизотопы.
Радиолюминесценция возникает, когда входящая частица ионизирующего излучения сталкивается с атомом или молекулой, возбуждая орбитальный электрон на более высокий энергетический уровень. Частица обычно образуется в результате радиоактивного распада атома радиоизотопа, изотопа радиоактивного элемента. Затем электрон возвращается на свой основной энергетический уровень, излучая дополнительную энергию в виде фотона света. Химическое вещество, которое выделяет свет определенного цвета при воздействии ионизирующего излучения, называется люминофором. Радиолюминесцентные источники света обычно состоят из радиоактивного вещества, смешанного с люминофором или в непосредственной близости от него.
С тех пор, как на рубеже 20-го века была обнаружена радиоактивность, основное применение радиолюминесценции было в радиолюминесцентной краске, используемой на часах и шкалы компаса, прицелы, лица летательных аппаратов и другие приборы, чтобы их можно было видеть в темноте. Радиолюминесцентная краска состоит из смеси химического вещества, содержащего радиоизотоп, с радиолюминесцентным химическим веществом (люминофором ). При непрерывном радиоактивном распаде атомов изотопа высвобождаются частицы излучения, которые ударяют молекулы люминофора, заставляя их излучать свет. Постоянная бомбардировка радиоактивными частицами вызывает химическое разложение многих типов люминофора, поэтому радиолюминесцентные краски теряют часть своей светимости в течение срока службы.
Радиолюминесцентные материалы также могут использоваться в конструкции оптоэлектрической ядерной батареи, типа радиоизотопного генератора, в котором ядерная энергия преобразуется в свет.
Радиевые часы 1950-х годов, экспонированные ультрафиолетом для увеличения люминесценции 
Самосветящаяся белая радиевая краска на циферблате и руке старых часов. Первое применение радиолюминесценции было в светящейся краске, содержащей радий, природный радиоизотоп. Начиная с 1908 года, светящаяся краска, содержащая смесь радия и меди -легированного сульфида цинка, использовалась для окрашивания циферблатов часов и циферблатов инструментов., дающий зеленоватый оттенок. Люминофор, содержащий медь сульфид цинка (ZnS: Cu), дает сине-зеленый свет; Также используются сульфид цинка, легированный медью и марганцем (ZnS: Cu, Mn), излучающий желто-оранжевый свет. Люминесцентная краска на основе радия больше не используется из-за радиационной опасности, создаваемой производителями циферблатов. Эти люминофоры не подходят для использования в слоях толщиной более 25 мг / см, поскольку в этом случае возникает проблема самопоглощения света. Кроме того, сульфид цинка подвергается деградации своей кристаллической решетки, что приводит к постепенной потере яркости значительно быстрее, чем истощение радия.
ZnS: экраны с покрытием из серебра спинтарископ использовались Эрнестом Резерфордом в его экспериментах по обнаружению атомного ядра.
Радий использовался в светящейся краске до тех пор, пока 1960-е годы, когда он был заменен другими радиоизотопами из-за проблем со здоровьем. Помимо альфа и бета-лучей, радий излучает проникающие гамма-лучи, которые могут проходить через металл и стекло циферблата часов, а также через кожу. Типичный старый радиевый циферблат наручных часов имеет радиоактивность 3–10 кБк и может подвергнуть своего владельца годовой дозе 24 миллизивертов при постоянном ношении. Другой опасностью для здоровья является продукт его распада, радиоактивный газ радон, который при вдыхании представляет значительный риск даже при очень низких концентрациях. Длительный период полураспада радия, равный 1600 годам, означает, что поверхности, покрытые радиевой краской, такие как циферблаты и стрелки, остаются опасными для здоровья еще долгое время после истечения срока их полезного использования. Все еще существуют миллионы светящихся радиевых часов, циферблатов и циферблатов компаса и циферблатов авиационных приборов, принадлежащих населению. Случай с «Radium Girls », рабочими часовых фабрик в начале 1920-х годов, которые раскрасили циферблаты радиевой краской, а затем заболели смертельным раком из-за приема радия, когда они указывали губами на кисти, повысил осведомленность общественности опасности радиолюминесцентных материалов и радиоактивности в целом.
Во второй половине 20 века радий постепенно заменяли краской, содержащей прометий -147. Прометий представляет собой низкоэнергетический бета-излучатель, который, в отличие от альфа-излучателей, таких как радий, не разрушает решетку люминофора, поэтому светимость материала не будет ухудшаться так быстро. Он также не излучает проникающие гамма-лучи, которые испускает радий. Период полураспада Pm составляет всего 2,62 года, поэтому через десять лет радиоактивность прометиевого циферблата снизится до 1/16 от его первоначального значения, что сделает его безопаснее утилизировать по сравнению с радием с периодом полураспада 1600 лет.. Однако такой короткий период полураспада означал, что светимость прометиевых циферблатов также снижалась вдвое каждые 2,62 года, что давало им короткий срок службы, что привело к замене прометия на тритий.
Краска на основе прометия использовалась для освещения наконечников электрических переключателей лунного модуля «Аполлон» и нанесена на панели управления лунной движущейся машины.
циферблат, освещенный тритиевые трубки Последнее поколение радиолюминесцентных материалов основано на тритии, радиоактивном изотопе водорода с периодом полураспада 12,32 года, который испускает бета-излучение очень низкой энергии. Используется на циферблатах наручных часов, прицелах и знаках аварийного выхода. Газообразный тритий содержится в небольшой стеклянной трубке, покрытой изнутри люминофором . Бета-частицы, испускаемые тритием, ударяются о люминофорное покрытие и вызывают его флуоресценцию, испускающую свет, обычно желто-зеленый.
Тритий используется потому, что считается, что он представляет незначительную угрозу для здоровья человека, в отличие от предыдущего радиолюминесцентного источника, радия, который, как оказалось, представляет значительную радиологическую опасность. Бета-частицы с низкой энергией 5,7 кэВ, испускаемые тритием, не могут проходить через стеклянную трубку. Даже если бы они могли, они не могут проникнуть через кожу человека. Тритий представляет угрозу для здоровья только при попадании внутрь. Поскольку тритий представляет собой газ, при разрыве тритиевой трубки газ рассеивается в воздухе и разбавляется до безопасной концентрации. Период полураспада трития составляет 12,3 года, поэтому яркость тритиевого источника света за это время снизится до половины своего первоначального значения.
