Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Источники света с газообразным тритием
Источник света с газообразным тритием представляет собой стеклянный баллон, на внутренней поверхности которого закреплен слой порошка люминофора. Баллон заполнен газообразным тритием, 6-излучение которого возбуждает
И
163
свечение люминофора. Свечение наблюдается либо сквозь полупрозрачный слой люминофора, либо через прозрачное окно. Тритиевые источники света выпускаются во многих странах [1—3]. В СССР Всесоюзная контора «Изотоп» поставляет разнообразные по форме и цвету свечения светознаки.
Для изготовления газонаполненных тритиевых источников света в СССР используют в основном люминофоры типа ФК-106 и ФК-3 с высокой квантовой эффективностью (94%) при фотовозбуждении и энергетической эффективностью ~ 18—20% при катодном возбуждении (10 кВ). Кроме этих люминофоров с успехом могут использоваться и катодолюминофоры типа К-74, К-78 и др.
Тритий 3Н — изотоп водорода, в составе ядра которого имеется два нейтрона и один протон. Его молекулярный вес равен шести. Тритий распадается по реакции 3Н1 —> 3Не2 + ? + v с периодом полураспада 12,43 года. Максимальная энергия ?-частиц достигает 18,6 кэВ, средняя энергия — 5,54 кэВ. Только 15% от всех частиц имеют энергию больше 10 кэВ. Средняя длина пробега ?-частиц трития в воздухе при нормальных условиях составляет 0,8—0,9 мм, а в тканях — 1 мкм. Средняя длина пробега ?-частиц трития в среде трития — 4,5 мм при нормальных условиях. Данные о поглощении и глубине проникновения ?-частиц трития в сульфиде цинка противоречивы; считается, что электроны с энергией меньше 10 кэВ проникают на глубину 0,1—1 мкм. Из-за столь малой глубины проникновения для возбуждения 3Н очень существенным фактором оказывается состояние поверхности частиц люминофора. Известно, что объемная люминесценция, как правило, является более эффективной, чем поверхностная. Так, показано, что при уменьшении энергии пучка электронов (и, следовательно, глубины их проникновения) от 10 до 5 кэВ эффективность катодо-люминесценции снижается на 40—50%. Для лучших катодолюминофоров энергетическая эффективность составляет 0,18—0,22 при ЮкэВ, поэтому можно ожидать, что при тритиевом возбуждении (средняя энергия электронов 5кэВ) эффективность будет не больше 0,1, а светоотдача для люминофоров с желто-зеленым излучением 30—50 лм/Вт. Следует отметить, что, несмотря на высокую светоотдачу, тритиевые источники света не могут обеспечить получение высокого уровня яркости, так как повышение интенсивности возбуждения ограничивается самопоглощением излучения трития. Яркость свечения люминофора, возбуждаемого ?-излучением трития, возрастает пропорционально его давлению только в ограниченном интервале давлений, а затем изменяется очень слабо. Величина давления, при котором наблюдается насыщение, зависит от габаритов баллона.
Самосветящиеся краски
Существует много патентов [4—10],'посвященных использованию трития для изготовления самосветящихся красок. В этом случае тритий добавляют к люминофору в виде соответствующего тритированного органического соединения. Описано применение для этой цели различных тритированных жирных кислот, смол, поверхностно-активных соединений, точный состав которых по большей части держится в секрете. Яркость свечения таких красок достигает, а иногда даже превышает таковую радиоактивных красок с использованием радия и колеблется от 0,05 до 0,2 кд-м~2. Количество трития, приходящегося на 1 г светосостава, сравнительно велико и соответствует активности ~-109 с-1 (несколько сотен милликюри). Преимуществом тритированных красок является их меньшая биологическая вредность, по сравнению с радиевыми, так как даже тонкая пленка защитного лака предотвращает проникновение ?-лучей наружу. Практически такие краски безвредны.
В настоящее время во многих странах разрабатываются новые, более эффективные самосветящиеся тритированные краски. Основные проблемы, которые приходится при 3p)v( решать, связаны, во-первых, с наиболее целесообразным совмещением тритированного соединения с порошком люминофора и со связующим, что обусловлено малой длиной пробега ?-излучения трития (доли микрона), и, во-вторых, с необходимостью использования наиболее радиационно-и химически стойких веществ [И].
Самосветящиеся краски различного цвета свечения, использующие в качестве возбудителя люминесценции ?-излучение l4?Pm, выпускаются в промышленном масштабе в Чехословакии. Технические данные некоторых марок этих светосоставов представлены в табл. VIII.2.
164
Таблица VIII.2 Яркостные характеристики СПД с использованием i«Pm
Цвет свечения Тип Содержание '"Pin Яркость свечения, кд-м-2'10-» Средний поперечник зерен, мкм Плотность, г/см3
і о 7 о мкюри/г начальная через 2 месяца через 6 месяцев через 2 года через 4 года
Зеленый PS PI 3,7 1 20,6 19.7 17.5 10,8 5,4
PSP5 18,5 5 79.5 75,0 67 41,5 20.6 12 4,4
PSP20 74 20 222 210 188 115 61
Желтый PSP1 3,7 1 23,8 22,6 20 12,1 6,4
PSP5 18,5 5 89 84,5 75,5 45,8 23,6 27 4,2
PSP20 74 20 255 236 215 131 67,5
Красный PSP1 3,7 1 6,4 6,1 5,4 3,5 1,6
