Тритиевая радиолюминесценция
тритиума - это использование газообразного тритина , радиоактивного изотопа водорода Радиолюминесценция , для создания видимого света. Tritium излучает электроны через бета -распад , и, когда они взаимодействуют с фосфорным материалом, свет испускается в процессе фосфоресценции . Общий процесс использования радиоактивного материала для возбуждения фосфора и в конечном итоге генерировать свет называется радиолюминесценцией . Поскольку освещение тритиума не требует электрической энергии, оно обнаружило широкое использование в таких приложениях, как знаки аварийного выхода , освещение наручных часов и портативные, но очень надежные источники света с низкой интенсивностью, которые не разлагают человеческого ночного видения. Прицелы с оружием для ночного использования и небольших огней (которые должны быть более надежными, чем светильники с питанием от аккумулятора, но не мешают ночному видению или достаточно ярким, чтобы легко отдать свое местоположение), используемые в основном военнослужащими, подпадают под последнее применение.
История
[ редактировать ]Было обнаружено, что Tritium является идеальным источником энергии для самостоятельных соединений в 1953 году, и эта идея была запатентована Эдвардом Шапиро 29 октября 1953 года в США (2749251-источник светимости). [ 1 ]
Дизайн
[ редактировать ]
Тритиевое освещение изготавливается с использованием стеклянных труб с фосфором в них и газом тритиевого газа внутри трубки. Такая трубка известна как «газообразный источник света тритиевого света» (GTLS) или бета -свет (поскольку триция подвергается бета -распаду ) или Tritium Lamp.
Трития в газообразном источнике света тритию подвергается бета (β) распаду, высвобождая электроны, которые вызывают фосфорный слой фосфорези . [ 2 ]
Во время изготовления длина боросиликатной стеклянной трубки, которая имела внутреннюю поверхность, покрытую материалом, содержащим фосфор, заполнена тритием. Затем трубка герметизируется на желаемой длине с помощью лазера углекислого газа . Боросиликат предпочтительнее его прочности и сопротивления для поломки. В трубе триция выделяет постоянный поток электронов из -за β -распада. Эти частицы возбуждают фосфор, заставляя его излучать низкий, устойчивый сияние.
Tritium-не единственный материал, который можно использовать для самостоятельного освещения. Радиум использовался для изготовления самолистной краски с начала 20-го века до 1970 года. Прометия кратко заменил радий в качестве источника радиации. Tritium является единственным источником радиации, используемым в радиовилюминесцентных источниках света сегодня, из -за его низкой радиологической токсичности и коммерческой доступности. [ 3 ]
Различные препараты фосфорного соединения могут использоваться для производства разных цветов света. Например, легирующий фосфор сульфида цинка с различными металлами может изменить длину волны излучения. [ 4 ] Некоторые из цветов, которые были изготовлены в дополнение к общим фосфам, являются зеленые, красные, синие, желтые, фиолетовые, оранжевые и белые.
GTLS, используемые в часах, испускают небольшое количество света: недостаточно, чтобы его можно было увидеть при дневном свете, но виден в темноте с расстояния в нескольких метрах. Средняя такая GTLS имеет срок полезного использования 10–20 лет. Скорость β-выбросов уменьшается наполовину в каждом периоде полураспада (12,32 года). Кроме того, деградация фосфора приведет к снижению яркости тритийной трубки за этот период. Чем больше тритина изначально помещается в трубку, тем ярче он начинается, и чем дольше его срок полезного использования. Знаки выхода тритиума обычно бывают трех уровней яркости, гарантированных для 10, 15 или 20-летних ожиданий срока службы. [ 5 ] Разница между знаками состоит в том, сколько тритию устанавливает производитель.
Свет, произведенный GTLSS, варьируется по цвету и размеру. Зеленый обычно выглядит как самый яркий цвет с яркостью до 2 кд/м 2 [ 6 ] и красный выглядит наименьшим ярко. Для сравнения, большинство жидкокристаллических дисплеев потребительских настольных компьютеров имеют светимость от 200 до 300 кД/м. 2 . [ 7 ] Размеры варьируются от крошечных труб, достаточно маленьких, чтобы поместиться на руке часов до размеров карандаша. Большие трубки (диаметром 5 мм и длиной до 100 мм) обычно встречаются только зеленым и могут быть удивительно не такими яркими, как стандартный тритиум размером 22,5 мм × 3 мм, это связано с более низкой концентрацией и высокой стоимостью тритина ; Этот меньший размер обычно самый яркий и используется в основном в коммерческих целях, доступных на ключах. [ Цитация необходима ]
Использование
[ редактировать ]
Эти источники света чаще всего рассматриваются как «постоянное» освещение рук наручных часов, предназначенных для дайвинга, ночного или боевого использования. Они также используются в светящихся новизных ключах и в самооценке выхода . Они предпочитают военные за приложения, где источник питания может быть недоступен, например, для инструментальных циферблат в самолетах, компасах и достопримечательностях для оружия. В случае сплошных источников света тритие, триция заменяет некоторые атомы водорода в краске, которая также содержит фосфор, такой как сульфид цинка.
Тритиевые огни или бета -свет были ранее [ когда? ] Используется в рыбалке. Некоторые фонарики имеют слоты для флаконов тритиума , так что фонарик может быть легко расположен в темноте.
Трития используется для освещения железных прицелов некоторых стрелковых рук. Сетка PSL на SA80 оптическом прицеле SUSAT , а также на телескопическом виде LPS 4x6 ° TIP2 винтовки содержит небольшое количество тритина для того же эффекта, что и пример использования тритина на винтовке. Электроны, излучаемые радиоактивным распадом тритина, вызывают свечение фосфора , обеспечивая, таким образом, длительное (несколько лет) и не батаристое огнестрельное зрение, которое видно в условиях тусклого освещения. Тем не менее, свечение трития не заметно в ярких условиях, таких как при дневном свете; Следовательно, некоторые производители начали интегрировать волоконно-оптические прицелы с тритиевыми флаконами, чтобы обеспечить яркие, высококонтрастные прицелы с огнестрельным оружием как в ярких, так и в тусклых условиях.
Безопасность
[ редактировать ]
Несмотря на то, что эти устройства содержат радиоактивное вещество, в настоящее время считается, что освещение самостоятельного обеспечения не представляет значительной проблемы со здоровьем. В докладе Консультативной группы Агентства по защите здравоохранения что риски для здоровья воздействия в 2007 году по ионизирующему радиации объявляется , тритиу [ 8 ] Но инкапсулированные устройства для освещения тритиумов, обычно принимающие форму светящейся стеклянной трубки, встроенной в толстый блок прозрачного пластика, не позволяют пользователю не подвергаться воздействию тритина вообще, если только устройство не разбито.
Tritium не представляет внешней бета-радиационной угрозы, когда инкапсулируется в контейнерах, не пронизывающих негидрогена, из-за его низкой глубины проникновения, которая слишком коротка, чтобы проникнуть в неповрежденную кожу человека. Тем не менее, устройства GTLS производят низкие уровни рентгеновских лучей из-за Bresstrahlung . [ 9 ] Согласно отчету ОЭСР , [ 10 ] Любое внешнее излучение от газообразного устройства Tritium Light связано исключительно Bresstrahlung, обычно в диапазоне 8–14 кэВ. Скорость дозы Bresstrahlung не может быть рассчитана на основе свойств одного триция, поскольку скорость дозы и эффективная энергия зависят от формы сдерживания. Голый цилиндрический флаконный GTL, построенный из стекла толщиной 0,1 мм, длиной 10 мм, и диаметром 0,5 мм даст скорость дозы поверхности 100 миллирадов в час на кюри. Если бы один и тот же флакон был построен из стекла толщиной 1 мм и заключен в пластиковое покрытие толщиной 2–3 мм, GTL дадут скорость дозы поверхности 1 миллирад в час на кюри. Скорость дозы, измеренная на расстоянии 10 мм, будет на два порядка ниже, чем измеренная скорость дозы поверхности. Учитывая, что толщина полунаточного фотонного излучения 10 кэВ в воде составляет около 1,4 мм, ослабление, обеспечиваемое тканями, накладывающими кровь, является значительным.
Первичная опасность от трития возникает, если он вдыхается, проглатывается, вводится или поглощается в организм. Это приводит к поглощению испускаемого излучения в небольшой области тела, опять же из -за низкой глубины проникновения. Биологический период полураспада трития-время, необходимое для того, чтобы половина проглавленной дозы была исключена из организма-низкое, всего за 12 дней. Экскреция тритиума может быть дальше ускорена путем увеличения потребления воды до 3–4 литров в день. [ 11 ] Прямое, краткосрочное воздействие небольшого количества тритина в основном безвредно. Если пробирка тритиума сломается, нужно покинуть область и позволить газу диффундировать в воздух. Трития существует естественным образом в окружающей среде, но в очень небольших количествах.
Законодательство
[ редактировать ] | Этот раздел в значительной степени или полностью зависит от одного источника . ( Сентябрь 2021 г. ) |
Продукты, содержащие трития, контролируются законом, потому что трития используется в усиленном делящем оружии и термоядерном оружии (хотя в количествах в несколько тысяч раз больше, чем в бретельке). В США такие устройства, как самолистные знаки выхода, датчики, наручные часы и т. Д., Которые, содержащие небольшие объемы тритина, находятся в соответствии с юрисдикцией Комиссии по ядерному регулированию и подлежат владению, распределению и импорту и экспорту, найденным в 10 частей CFR , 30, 32 и 110. Они также подлежат правилам владения, использования и утилизации в определенных штатах. Светящиеся продукты, содержащие больше тритина, чем необходимо для наручных часов, широко не доступны в розничных торговых точках в Соединенных Штатах. [ Цитация необходима ]
Они легко продаются и используются в Великобритании и США. Они регулируются в Англии и Уэльсе департаментами экологического здоровья местных советов. [ Цитация необходима ] В Австралии продукты, содержащие трития, освобождаются от лицензии, если они содержат менее 1 × 10 6 Becquerels за грамм (2,7 × 10 −5 CI /G) тритий и обладает общей активностью менее 1 × 10 9 Becquerels (0,027 CI), за исключением устройств безопасности, где предел составляет 74 × 10 9 Becquerels (2,0 CI) Общая активность. [ 12 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Pereztroika, Хосе (2019-11-30). «Luminor 2020: разборка вымышленной истории Lume на основе тритиума» . perezcope.com (блог).
- ^ Юстел, Томас; Мёллер, Стефани; Винклер, Хольгер; Adam, Waldemar (2012-04-15), «Люминесцентные материалы» , в Wiley-VCH Verlag Gmbh & Co. Kgaa (ред.), Энциклопедия Ullmann of Industrial Chemistry , Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag Gmbh & Co. , стр. A15_519.pub2, doi : 10.1002/14356007.a15_519.pub2 , ISBN 978-3-527-30673-2 Получено 2022-02-26
- ^ Zelenina, EV; Сичов, мм; Костилев, ИИ; Ogurtsov, KA (2019-01-01). «Перспективы разработки твердотельных радиолюминесцентных источников света на основе трития» . Радиохимия . 61 (1): 55–57. doi : 10.1134/s1066362219010089 . ISSN 1608-3288 . S2CID 146018578 .
- ^ Фонда, Гортон Р. (1946-07-01). «Приготовление и характеристики сульфидных фосфов цинка, чувствительные к инфракрасным*» . Иоса . 36 (7): 382–389. doi : 10.1364/josa.36.000382 . PMID 20991937 .
- ^ «Самоэлмизированные знаки» (PDF) . Пожарная администрация США. TechTalk . Тол. 1, нет. 1. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям ( FEMA ). Июль 2009 . Получено 2020-12-13 .
- ^ Zelenina, EV; Сичов, мм; Костилев, ИИ; Ogurtsov, KA (2019-01-01). «Перспективы разработки твердотельных радиолюминесцентных источников света на основе трития» . Радиохимия . 61 (1): 55–57. doi : 10.1134/s1066362219010089 . ISSN 1608-3288 . S2CID 146018578 .
- ^ Хунг, Джонатан (3 мая 2010 г.). «Acer Ferrari One 200 Review - больше, чем нетбук» . Перспектива ПК . Получено 2018-01-21 .
- ^ «Советы по рискам от Трития» (пресс -релиз). HPA Press Statement. Великобритания: Агентство по защите здравоохранения . 29 ноября 2007 года. Архивировано с оригинала 2 декабря 2007 года . Получено 5 февраля 2011 года .
- ^ «Источники газообразного тритиевого света (GTLSS) и газообразные световые устройства (GTLDS)» (PDF) . Руководство по радиационной безопасности. Министерство обороны (Великобритания) . Май 2009 г. JSP 392.
- ^ «Решения об принятии стандартов радиационной защиты для газообразных световых устройств» (PDF) . ОЭСР . Юридические инструменты ОЭСР: 15. 24 июля 1973 года . Получено 19 февраля 2020 года .
- ^ «Лист данных о безопасности нуклида Hydrogen-3» (PDF) . www.ehso.emory.edu . Архивировано из оригинала (PDF) на 2006-09-08 . Получено 2006-11-09 .
- ^ "www.legislation.gov.au" . Австралийская радиационная защита и правила ядерной безопасности 1999 года . Получено 2017-11-01 .