Радиолюминесценция трития - Tritium radioluminescence
Радиолюминесценция трития использование газообразных тритий, радиоактивный изотоп из водород, чтобы создать видимый свет. Тритий выделяет электроны через бета-распад и, когда они взаимодействуют с люминофорным материалом, свет излучается в процессе фосфоресценция. Общий процесс использования радиоактивного материала для возбуждения люминофора и, в конечном итоге, генерации света называется радиолюминесценция. Поскольку тритиевое освещение не требует электроэнергии, оно нашло широкое применение в таких приложениях, как аварийные. знаки выхода, подсветка наручных часов и портативные, но очень надежные источники света низкой интенсивности, которые не ухудшают ночное зрение человека. Прицелы для ночного использования и небольшие фонари (которые должны быть более надежными, чем фонари с батарейным питанием, но при этом не мешать ночному видению или быть достаточно яркими, чтобы легко выдавать местоположение), используемые в основном военнослужащими, подпадают под последнее применение.
История
Тритий в 1953 г. был обнаружен как идеальный источник энергии для самосветящихся соединений, и идея была запатентована Эдвардом Шапиро 29 октября 1953 г. в США (2749251 - Источник светимости).[1]
Дизайн
Тритиевое освещение производится с помощью стеклянных трубок с люминофор слой в них и тритий газ внутри трубки. Такая трубка известна как «газообразный тритиевый источник света» (GTLS) или бета свет (поскольку тритий подвергается бета-распад ).
Тритий в газообразном тритиевом источнике света подвергается бета-распад, высвобождая электроны, которые заставляют слой люминофора фосфоресценция.[нужна цитата ]
При изготовлении длина боросиликатное стекло трубка, внутренняя поверхность которой покрыта люминофор -содержащий материал заполнен радиоактивным тритием. Затем трубка запаивается на желаемую длину с помощью углекислый лазер. Боросиликат предпочтителен из-за его прочности и устойчивости к разрушению. В трубке тритий испускает постоянную струю электроны из-за бета-распада. Эти частицы возбуждают люминофор, заставляя его излучать слабое устойчивое свечение.
Тритий - не единственный материал, который можно использовать для автономного освещения. Радий использовалась для изготовления самосветящейся краски с начала 20 века примерно до 1970 года. Прометий ненадолго заменил радий в качестве источника излучения. Тритий - единственный источник излучения, используемый сегодня в радиолюминесцентных источниках света.
Для получения света разных цветов можно использовать различные препараты люминофорного соединения. Некоторые из цветов, которые были произведены в дополнение к обычным люминофорам, - это зеленый, красный, синий, желтый, фиолетовый, оранжевый и белый.
GTLS, используемые в часах, излучают небольшое количество света: недостаточно, чтобы быть видимым при дневном свете, но видимым в темноте с расстояния нескольких метров. В среднем такие GTLS имеют срок полезного использования 10–20 лет. Являясь нестабильным изотопом с период полураспада 12,32 года, скорость бета-выбросов за этот период снижается вдвое. Кроме того, разложение люминофора приведет к снижению яркости тритиевой трубки более чем наполовину за этот период. Чем больше трития изначально помещено в трубку, тем она ярче и тем дольше срок ее службы. Знаки выхода трития обычно бывают трех уровней яркости с гарантированным сроком службы 10, 15 или 20 лет.[2] Разница между знаками заключается в том, сколько трития устанавливает производитель.
Свет, излучаемый GTLS, различается по цвету и размеру. Зеленый обычно выглядит самым ярким цветом, а красный - наименее ярким. Размеры варьируются от крошечных трубок, достаточно маленьких, чтобы поместиться на руке часов, до трубок размером с карандаш. Большие трубки (диаметром 5 мм и длиной до 100 мм) обычно встречаются только в зеленом цвете, и, как ни странно, они могут быть не такими яркими, как стандартный тритий размером 22,5 x 3 мм; этот меньший размер обычно самый яркий и используется в основном в имеющихся в продаже брелках.[нужна цитата ]
Использует
Эти источники света чаще всего рассматриваются как «постоянное» освещение для рук наручные часы предназначен для дайвинга, ночного или боевого применения. Они также используются в светящихся новинках. брелки и в самосветящемся знаки выхода. Военные предпочитают их для приложений, где источник питания может быть недоступен, например, для приборов. циферблаты в самолете, компасы, и прицелы для оружия.
Тритиевые фары или бета-огни раньше были[когда? ] используется в рыболовных приманках. Немного фонарики есть слоты для трития флаконы так что фонарик можно легко найти в темноте.
Тритий используется для освещения железные прицелы некоторого стрелкового оружия. В сетка на SA80 оптический СУСАТ прицел а также оптический прицел LPS 4x6 ° TIP2 Винтовка PSL, содержит небольшое количество трития для того же эффекта, что и пример использования трития в прицеле. Электроны, испускаемые радиоактивным распадом трития, вызывают люминофор светиться, таким образом обеспечивая долговечный (несколько лет) прицел огнестрельного оружия без батарейного питания, который виден в условиях тусклого освещения. Однако свечение трития не заметно в ярких условиях, например, днем. В результате некоторые производители начали интегрировать оптоволокно прицельные приспособления с тритиевыми ампулами для обеспечения ярких и высококонтрастных прицелов огнестрельного оружия как в ярких, так и в темных условиях.
Безопасность
Хотя эти устройства содержат радиоактивное вещество, в настоящее время считается, что освещение с автономным питанием не представляет серьезной проблемы для здоровья. Отчет правительства Великобритании за 2007 г. Агентство по охране здоровья Консультативная группа по ионизирующему излучению заявила, что риск для здоровья от воздействия трития в два раза выше, чем ранее установленный Международная комиссия по радиологической защите,[3] но инкапсулированные тритиевые осветительные устройства, обычно имеющие форму светящейся стеклянной трубки, встроенной в толстый блок из прозрачного пластика, вообще предотвращают воздействие трития на пользователя, если только устройство не будет разобрано.
Тритий не представляет угрозы внешнего бета-излучения при инкапсулировании в непроницаемые для водорода контейнеры из-за его малой глубины проникновения, которая недостаточна для проникновения через неповрежденную кожу человека. Однако устройства GTLS излучают низкие уровни рентгеновского излучения из-за тормозное излучение.[4] Согласно отчету Организация экономического сотрудничества и развития,[5] любое внешнее излучение от газообразного тритиевого осветительного прибора происходит исключительно за счет тормозного излучения, обычно в диапазоне 8-14 кэВ. Мощность дозы тормозного излучения невозможно рассчитать исходя из свойств одного только трития, поскольку мощность дозы и эффективная энергия зависят от формы защитной оболочки. Голая цилиндрическая пробирка GLTS, изготовленная из стекла толщиной 0,1 мм, длиной 10 мм и диаметром 0,5 мм, обеспечит мощность дозы на поверхности 100 миллирад в час на кюри. Если бы тот же флакон был изготовлен из стекла толщиной 1 мм и был заключен в пластиковое покрытие толщиной 2–3 мм, GLTS обеспечил бы мощность дозы на поверхности 1 миллирад в час на кюри. Мощность дозы, измеренная с расстояния 10 мм, будет на два порядка ниже, чем измеренная мощность дозы на поверхности. Учитывая, что толщина половинной величины фотонного излучения с энергией 10 кэВ в воде составляет около 0,14 см, ослабление, обеспечиваемое тканями, покрывающими кроветворные органы, является значительным.
Основная опасность от трития возникает при его вдыхании, проглатывании, введении или всасывании в организм. Это приводит к поглощению испускаемого излучения в относительно небольшой области тела, опять же из-за малой глубины проникновения. В биологический период полураспада трития - время, необходимое для вывода из организма половины принятой дозы, - невелико, всего 12 дней. Выведение трития можно еще больше ускорить, увеличив потребление воды до 3-4 литров в день.[6] Прямое краткосрочное воздействие малых количеств трития в большинстве случаев безвредно. Если тритиевая трубка сломалась, нужно покинуть это место и позволить газу диффундировать в воздух. Тритий естественным образом присутствует в окружающей среде, но в очень малых количествах.
Законодательство
Поскольку тритий используется в усиленное ядерное оружие и термоядерное оружие (хотя в количествах в несколько тысяч раз больше, чем в связке ключей), потребительские и защитные устройства, содержащие тритий, предназначенные для использования в Соединенных Штатах, подлежат определенным ограничениям на владение, перепродажу, утилизацию и использование. В США такие устройства, как самосветящиеся указатели выхода, датчики, наручные часы и т. Д., Которые содержат небольшое количество трития, находятся под юрисдикцией Комиссия по ядерному регулированию, и подпадают под действие правил владения, распространения, импорта и экспорта, установленных в 10 CFR Детали, 30, 32 и 110. В некоторых штатах на них также распространяются правила владения, использования и утилизации. Люминесцентные продукты, содержащие больше трития, чем необходимо для наручных часов, не так широко доступны в розничных магазинах США.[нужна цитата ]
Они легко продаются и используются в Великобритании и США. Они регулируются в Англии и Уэльсе отделами по гигиене окружающей среды местных советов. Тритиевое освещение разрешено использовать в Австралии в целях безопасности (например, освещение аварийных выходов), но строго регулируется.[7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ https://perezcope.com/2019/11/30/luminor-2020-debunking-panerais-fictional-history-of-tritium-based-lume/
- ^ https://www.usfa.fema.gov/downloads/pdf/techtalk/techtalk_v1n1_0709.pdf
- ^ «Заявление HPA для прессы - Рекомендации по рискам, связанным с тритием» (Пресс-релиз). Агентство по охране здоровья. 29 ноября 2007 г. Архивировано с оригинал 2 декабря 2007 г.. Получено 5 февраля 2011.
- ^ «ИСТОЧНИКИ СВЕТА ИЗ ГАЗОВОГО ТРИТИЯ (GTLS) И ПРИБОРЫ ИЗ ГАЗОВОГО ТРИТИЯ (GTLD)», Справочник по радиационной безопасности Том 2, JSP 392, Министерство обороны (Соединенное Королевство)
- ^ «Решения о принятии норм радиационной защиты для газообразных тритиевых осветительных устройств» (PDF). ОЭСР. Правовые инструменты ОЭСР: 15. 24 июля 1973 г.. Получено 19 февраля 2020.
- ^ "www.ehso.emory.edu" (PDF). Паспорт безопасности нуклида Hydrogen-3. Архивировано из оригинал (PDF) на 2006-09-08. Получено 2006-11-09.
- ^ "www.legislation.gov.au". Австралийские правила радиационной защиты и ядерной безопасности 1999 г.. Получено 2017-11-01.