Radioluminiscență

1,8 curie (67 GBq) tub radioluminiscent 152,4 mm x 5,1 mm

Radioluminiscența este fenomenul prin care lumina este produsă într-un material prin bombardare cu radiații ionizante, cum ar fi particulele beta . Radioluminiscența este utilizată ca sursă de lumină de nivel scăzut pentru iluminarea nocturnă a instrumentelor sau a semnelor sau a altor aplicații în care lumina trebuie produsă pe perioade lungi de timp, fără surse externe de energie. Vopseaua radioluminiscentă este utilizată pentru a picta mâinile și cadranele ceasurilor, permițându-le să fie citite în întuneric. Radioluminiscența se observă uneori și în surse de radiații de mare putere, cum ar fi reactoarele nucleare și radioizotopii.

Mecanism

Radioluminiscența apare atunci când o particulă radioactivă intrată se ciocnește cu un atom sau o moleculă, excitând un electron orbital la un nivel de energie mai mare. Electronul revine apoi la nivelul său energetic pământesc prin emiterea de energie suplimentară ca foton de lumină. Fotonul luminii eliberate este de obicei un foton invizibil pentru ochiul uman. Astfel, în sursele de lumină radioluminiscentă, substanța radioactivă este amestecată cu fosfor, o substanță chimică care eliberează lumină de o anumită culoare atunci când este lovită de particulă.

Tritiu

Cadran de ceas de mână iluminat de tuburi de tritiu

În prezent, tritiul este practic singurul radioizotop permis pentru utilizare comercială ca sursă de lumină radioluminiscentă. Se utilizează pe cadranele ceasurilor de mână, pe obiectivele pentru arme și în semnele de siguranță (de exemplu pentru a localiza ieșirile de urgență). Gazul de tritiu este conținut într-un tub de sticlă mic, căptușit în interior cu fosfor. Particulele beta emise de tritiu afectează moleculele de fosfor și le induc la fluorescență, care emite lumină, în general galben-verde.

Tritiul este utilizat deoarece amenințarea sa pentru sănătatea umană este considerată a fi neglijabilă, spre deosebire de alte surse radioluminescente anterioare, cum ar fi radiul (vezi mai jos), care au relevat un risc radiologic semnificativ. Emisiile reduse de energie de 5,7 keV ale particulelor beta emise de tritiu nu pot trece prin tubul de sticlă care le cuprinde. Chiar dacă ar putea trece prin sticlă, sunt incapabili să pătrundă în pielea umană. Tritiul reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană numai dacă este ingerat. Deoarece tritiul este un gaz, în cazul în care tubul care îl conține s-ar sparge, gazul s-ar dispersa în aer și s-ar dilua până la concentrații sigure.

Tritiul are un timp de înjumătățire de 12,3 ani, astfel încât luminozitatea unei surse de lumină tritiu va scădea la jumătate din valoarea inițială în acel moment. ^{[ fără sursă ]}

Radio

Un ceas din anii 1950 cu cadran cu radiu, expus la lumina ultravioletă pentru a-i crește luminozitatea

Din punct de vedere istoric, un amestec de cupru dopat cu radio și sulfură de zinc a fost folosit pentru a picta cadranele ceasurilor care dau o strălucire verzuie. Fosforii care conțin sulfură de zinc dopată cu cupru (ZnS: Cu) produc lumină albastră-verde; sulfura de zinc dopată cu cupru și mangan (ZnS: Cu, Mn), creează lumină galben-portocalie. Vopselele luminiscente pe bază de radiu nu mai sunt folosite din cauza pericolului de radiație la lucrătorii care fabrică cadranele. Aceste fosfor nu sunt adecvate pentru utilizare în straturi cu o grosime mai mare de 25 mg / cm², deoarece autoabsorbția luminii devine o problemă. Mai mult, sulfura de zinc suferă o degradare a structurii rețelei cristaline, rezultând o pierdere treptată a luminozității semnificativ mai rapidă decât epuizarea radiului.

ZnS: Ecranele cu spintariscop acoperite cu Ag au fost folosite de Ernest Rutherford în experimentele sale pentru descoperirea nucleului atomic. ^{[ fără sursă ]}