Краска радиолюминесцентным
Пол рама, Oak Ridge Associated университетов
ОБЩИЕ
Радиолюминесцентным краска представляет собой радиоактивный материал смешивают с люминесцентными кристаллический порошок. Первый радиоактивный материал, который будет использоваться был радий-226 (Ra-226), но он не был использован с 1970 года, по крайней мере, в США сегодня, тритий (Н-3) и прометия-147 (Pm-147) являются радионуклиды выбора. Другие радионуклиды, были также использованы, например, стронций-90 (Sr-90) и углерод-14 (C-14). Цинковый порошок сульфида была наиболее широко используемым люминесцентным материалом.
Свет, излучаемый краски из-за излучения энергии, вложенной в люминесцентных кристаллов альфа и / или бета-частиц. Рядом нет света из-за гамма-лучей.
Часть излучения энергии, вложенной в кристаллах способствует электроны из валентной зоны в зону проводимости (это разные энергетические уровни электронов в кристалле). Электронов в валентной зоны фиксируются на месте, но они становятся подвижными в зоне проводимости. Как только они были повышены в зону проводимости под действием излучения, электроны движутся к положительно заряженным активатор сайтов (например, медь, марганец, серебро или примесей). Когда электроны достигают активатора, то он остается в возбужденном состоянии. Когда активатор deexcites, фотон света излучается. Чем больше количество альфа-или бета-частиц падающего на кристаллы, и чем больше энергии, вложенной в них, тем ярче свет.
RADIUM
Радий-226 является альфа-излучателем с 1600 года Half-Life. Он испускает гамма-лучей при 186 кэВ. Радий распадается на ряд короткоживущих продуктов распада, которые обычно можно ожидать, чтобы присутствовать на, или близко к той же активностью, радия. Эти продукты распада (Rn-222, Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214, Pb-210, Bi-210 и Po-210) испускают альфа, бета и гамма-лучи.
Немного истории
Сам по себе радия в достаточно высоких концентрациях загорится синим, явление впервые наблюдал Марии и Пьера Кюри. Что излучение радия бы вызвать различные материалы, такие как сульфид цинка, флуоресцировать был впервые признан Анри Беккерель. Изобретение радиолюминесцентным краски можно отнести к William J молота который смешанного радий с сульфид цинка (в 1902) и наносили краски на различные предметы, включая часы и часы набор. В случае плохого суждения, он не смог запатентовать идею. Признавая, хорошая возможность, геммолог у Тиффани и компания, по имени Джордж Кунц, сделал патенте. Кунц и Чарльз Баскервиль, химик, сделали свои краски путем смешивания радий-карбонат бария с сульфидом цинка и льняным маслом.
В то время, по крайней мере в США, радиолюминесцентным краски увидел небольшое приложение. Он остался в бутылке. Но в Европе, особенно Швейцарии, все было иначе. Цитируя Росс Mullner "было так много, радий художников в этой стране, что оно было общим, чтобы признать их на улицах даже в самые темные ночи из-за свечения вокруг них: их волосы сверкали почти как гало".
В США, первой компанией, которая производит радиолюминесцентным краска была Радий Световой корпорации Материал в Ньюарк Нью-Джерси. Он был основан в 1914 году Сабина фон Sochocky и Джордж Уиллис, как врачей, так. Их операций расширился чрезвычайно, когда Соединенные Штаты вступили во Вторую мировую войну, а в 1917 году они переехали из Ньюарка в Ориндж, Нью-Джерси. Они также получили в предприятие по добыче и производстве радия. В 1921 году они изменили свое название в США Радий Corporation.
Бренд для радиолюминесцентным краски производства США Радий корпорация была "Undark". Компания Standard химическое вещество, используемое название «Луна» и Холодной компании Производство Света, дочернее предприятие компании Радий Колорадо, сделал "Marvelite".
Согласно НКРЗ Отчет № 95, радий не был использован в радиолюминесцентным часы с 1968 года, или в часы с 1978 года (эти даты приблизительные).
Краска
Ссылаясь Ed Ланда: «сульфида цинка смешивали с радий соли для получения продуктов, содержащих приблизительно от 25 до 300 мкг [один мкг, по существу, такой же, как один мкКи] радием элемент на грамм более концентрированных препаратов (обычно содержащий 215 мкг радий. на грамм для удовлетворения британских стандартов Адмиралтейства), были использованы на самолетах и набирает корабль инструмента, в то время как более низкого качества материалов, содержащих приблизительно от 50 до 100 мкг радий на грамм смеси были использованы на часы, переключатель маркировки и других устройств, требующих меньше критического чтения. " По данным Министерства торговли Информация круговой от 1930, краска может содержать "от 0,7 до 3 и даже 4 миллиграмма радий элемента до 100 грамм сульфида цинка Примеси могут быть добавлены к сульфида цинка следующим образом:. Кадмий, 0,05 процента , меди, 0,001 процента; марганец, 0,0002 процента ".
В то время как радий-сульфид цинка смеси могут быть размещены непосредственно в стеклянном флаконе и используются, краска была включать своего рода клей, например, лак или смола связующего. Не более чем клей необходимо не будет использоваться, поскольку клей будет поглощать часть энергии альфа-частицы, прежде чем можно будет храниться в сульфид цинка.
Радий, как правило, в виде сульфата радий - последний менее растворим, чем другие соли, радий, которые были доступны (радий бромид и радий хлорид).
Ухудшение яркости краски
Со временем интенсивность свечения от краски будет уменьшаться из-за ущерба, причиненного ZnS кристаллов альфа-частиц. Так как радий-226 1600 года половину жизни, его распад не является существенным фактором. Robley Эванс как-то сказал мне, что он мог оценить, как старая краска была радиолюминесцентным путем изучения размеров кристаллов ZnS под микроскопом. Как я понимаю, на самом деле кристаллы начинают фрагмента из-за ущерба, вызванного альфа-частиц. Ущерб предположительно предотвращает электронов в зоне проводимости от достижения активатор сайтов (например, медь, серебро), где свет будет излучается. Чем выше активность радия-226 (и тем ярче свечение) быстрее ухудшение. Одним из первых отчет Чарльз Viol указано, что уменьшение в люминесценции обусловлено, по крайней мере частично, радиационных обесцвечивание кристаллов сульфида цинка. Он также указал, что ущерб может быть отменено путем нагревания краски. Это объяснение правдоподобно и может обеспечить частичное объяснение за снижение светимости старой краски, но у меня есть сомнения. Один из наиболее сохранившихся торговых секретов различных производителей, как они были сведены к минимуму неизбежное снижение светимости их краской. Несколько факторов, которые влияют на это снижение яркости бы количество радий, а также размер и концентрацию сульфида цинка кристаллов. Подозреваю, что тип и концентрацию сайтов активатор будет также играть роль.
В 1920 году "мезоторий" было иногда добавляют в краску - мезоторий является историческим названием, данным радий-228 (5,8 года период полураспада). Ra-228 является бета-излучателем, но со временем он распадается на торий-228 (1,9 года период полураспада), альфа-излучатель. В результате, интенсивность света от краски будет увеличиваться в течение первых пяти лет или около того из-за в росте Th-228. Практика добавления мезоторий закончилась к 1930 году. Любой мезоторий, что можно было бы использовать больше не будет присутствовать, он уже давно распались прочь.
Радий-226 активность в Часы
Активности в часы варьируется в чрезвычайно зависимости от размера руки, а регулятор, а также концентрации радий в краске.
В следующей таблице происходит от "использования радия в потребительские товары," 1968 Публикация здравоохранения США.
Публикация Средняя активность радия в часы Диапазон Радий активность
Британского медицинского исследовательского совета (1956) 0,2 мкКи
Glaser, Германия (1957) 0,035 мкКи 0,03 - 0,042 мкКи
(1958) 0,045 - 0,1 мкКи
Joyet, Швейцария (1958) 0,36 мкКи 0,06 - 0,81 мкКи
(1960) 0,144 мкКи 0,106 - 4,460 мкКи
Flatby & Корен, Норвегия (1959) 0,19 мкКи
Seelentag & Klotz, Германия (1959) 0,04 мкКи 0,008 - 0,095 мкКи
Seelentag & Schmier, Германия (1961) 0,014 мкКи 0,002 - 0,885 мкКи
В одном исследовании 18 карманных часов, Национальный центр радиационной безопасностью измеренное содержание радия от 0,6 до 1,39 UCI.
Там нет почти никакой информации о средней активности радий в часах, тем не менее, известно, что средний активности в часы набора от одного производителя в начале 1970-х годов было 0,5 мкКи.
Различные использованию радиолюминесцентным краски
Апрель 1920 Выпуск Scientific American отметил, что более 4000000 часов были получены с использованием радий-содержащие радиолюминесцентным краской. Следующие пункты были определены в статье как содержащие радиолюминесцентным краски: номера домов, замочную скважину локаторы, компасы судна, телеграф циферблаты, моя знаки, пара датчиков, пистолет достопримечательности, показатели яд бутылку, спальня кнопки тапочки, мебель локатор кнопки, цифры театр сиденье, Автомобильное рулевое колесо замки, светящиеся приманки рыбы, и светящиеся глаза для игрушечных кукол и животных.
Расчетные дозы
Сообщить НКРЗ 56 указано, что средняя доза приблизительно эквивалентно гонад отдельных носить радий-содержащие часы было около 3 мбэр в год. Расчетная доза от часов, содержащий 4,5 мкКи радий, очень большое количество, было бы 310 мбэр в год до половых желез. Следует отметить, что соответствующий риск здесь значительно ниже, чем, если доза была такой же по всему телу.
В упомянутой выше исследование карманных часов Национальным Центром радиационной безопасностью, измерения с использованием зонах и человека указал, что фантомные годовой дозы на гонады было 60 мбэр (при условии, что часы носили 16 часов в день).
По результатам одного исследования, проведенного в штате Теннесси, средняя облучения всего тела из-за радий-содержащие радиолюминесцентным часы могут быть порядка от 7 до 9 мбэр в год. Экспозиционной дозы в голову бы быть несколько выше, возможно в 5-10 раз выше, потому что это, как правило, будильники, которые будут расположены на ночь у изголовья кровати.
Художники Радий Циферблат
В 1920-е, краска радия был применен к Часы и часовые компонентов в различных формах: живопись его с помощью кисти, живопись с пером или стилусом, применяя ее с механическим прессом и пыли. Последняя процедура участвует пыли свежей краской циферблат с радиолюминесцентным порошок, так что порошок будет придерживаться краской.
Оригинальная практика использования рот, чтобы поставить точку на кисти описывается следующим образом по Robley Эванс: "В живописи цифрами на высокого часового искусства, например, попытка дублировать затененные цифры сценарий профессионального писца было сделано. 2, 3, 6, и 8 было труднее сделать правильно, для тонких линий, которые контрастируют с тяжелыми ударами в эти цифры, как правило, слишком широким, даже с использованием лучших, со срезанными кистями. Для исправления этих широких частей кисть была убрана, и затем вытягивают вдоль линии, как ластик, чтобы удалить излишки краски. Для опрокидывания и вытирая кистью рабочие обнаружили, что что либо тканью или их пальцы были слишком резкими, но, протерев чистой кистью между их губами надлежащего стирания точки может быть получена. Это привело к так называемому практика "чаевых" или указывая кисть в губы. У некоторых растений кисть была также дали чаевые перед покраской цифрой. краской так стерт с кистью была поглощена ".
Может быть, стоит отметить, что чаевые щетки не была чем-то набора художники просто решили сделать. По крайней мере, в некоторых растениях они были на самом деле обучение, как это сделать. В самом деле, преподаватели иногда проглотил часть краски, чтобы показать это безвредно. Было подсчитано, что набор художника, поглощали нескольких сотен до нескольких тысяч микрокюри радия в год. В то время как большая часть попадает радия пройдет через тело, некоторая часть его была бы поглощена и накапливаются в скелете. Позже, Robley Эванс создаст максимально допустимой нагрузки на организм для радия 0,1 UCI.
В результате проглатывания радий, многие художники разработали набор медицинских задач различной степени тяжести. Первая смерть произошла в середине 1920-х, и к 1926 году практику опрокидывания щетки, похоже, закончилась.
Трития
Тритий (Н-3) является низкий бета-излучателя энергии с 12,3 года Half-Life. Не испускает гамма-лучей.
За короткое время в 1970-х, тритий содержащих газовую трубу источников света (GTLS) были использованы для подсветки жидкокристаллических дисплеев (LCD) часы. В то время, типичные для деятельности GTLS составляла 200 месячных расчетных показателей. Запа нные трубки, изготовленные из боросиликатного стекла, были от 0,5 до 1,0 см в длину, и один или два миллиметра в диаметре. Внутренней стенке трубы была покрыта люминесцентного материала в то время как тритий присутствовал в виде газа. С тех пор, похоже, но меньше труб прикреплены к рукам и набором аналоговых лица часы были использованы. Я не так много информации о деятельности в эти часы, но кажется, что они варьируются от 25 до 100 МРП.
При использовании в радиолюминесцентным краски, значительно ниже деятельности (2 МРП) работают. Тритий, который действительно водород, вводят в полимер, который также содержит люминесцентный материал (как правило, ZnS).
Дозу, кто носит тритийсодержащих радиолюминесцентным часы связано с утечкой трития из устройства и трития затем поглощается через кожу. Беты испускаемых тритием имеют слишком низкий энергии проникнуть в корпус часов и вносят вклад в дозу. Измеряется утечки из часов использования трития, содержащих краску были до 83 нКи (0,083 UCI) в сутки на одно исследование, и от 1 до 370 в минуту пКи в другой (0,0014 до 0,5 мкКи в день). Типичная скорость высвобождения от часов использования трития в герметически закрытой стеклянной труб (например, GTLS) меньше, чем 0,00025 мкКи в час. Таким образом, Н-3 деятельности в GTLS может быть выше, чем в краске, но в результате дозы несколько ниже.
Оценка индивидуальных доз носит тритийсодержащих часы меняются:
Фицсиммонс (1972) от 0,2 до 1,8 мбэр в год в среднем 0,6 мбэр в год
Бакли и др. (1980) 0,06 мбэр
Moghissi и Картер (1975) 0.8 urem/27 UCI. Это соответствует 0,06 мбэр в год в течение 2 часов с мки
NUREG-1717 рассчитаны как доза на коже в прямом контакте с корпуса часов, и доза из-за проникновения через кожу трития в общем воздуха в помещении. Последняя доза относится не только к владельцу этих часов, это также относится к любому, в том же помещении, носящего часы. Если предположить, что часы предприниматель 2 МРП трития в краску, и что часы носили 16 часов в день, средняя доза в 10 см 2 кожи в контакте с часами была рассчитана на 200 мбэр. Это может быть преобразована в эффективной эквивалентной дозы (по существу дозы на все тело), 0,02 мбэр в год. Эффективная эквивалентная доза в связи с тритием в общем воздуха в помещении было по существу то же самое, то есть, 0,02 мбэр. Полная эффективная эквивалентная доза отдельных носить часы поэтому будет 0,04 мбэр в год.
Прометием-147
Прометий-147 (Pm-147) является низким бета-излучателя энергии с 2,6 года период полураспада. Он испускает гамма-излучения при 121 кэВ в небольшой части его распада.
Pm-147, смешанные вместе с ZnS в краске полимера, либо нерастворимые оксид или включено в керамических микросфер.
Для часовые, содержащие Pm-147, активность составляет приблизительно 0,05 МРП (50 UCI).
Доза к отдельному от Pm-147 содержащие часы связано с испусканием тормозного излучения и гамма-лучей. Низкой энергии бета-частиц не может проникнуть в деле.
Согласно NUREG-1717, человек непрерывно носить часы содержащий максимально допустимый уровень Pm-147 будет получать меньше, чем 400 мбэр на небольшой участок кожи на запястье и менее 1 мбэр в половых железах. NUREG-1717 также рассчитана эффективная доза эквивалентна носящий ЛС-147 содержащие часы, с использованием двух сценариев. В одном эффективной эквивалентной дозы, по оценкам, 0,2 мбэр в год. В другом сценарии, по оценкам, эффективная эквивалентная доза составляет 0,4 мбэр в год. Оценкам эффективной дозе, эквивалентной домовладелец из-за тактовой содержащий Pm-147 был 0,002 мбэр в год. Для целей настоящих расчетов, деятельность считалась 100 мкКи на часы (часы или часы).
Национальный совет по радиологической защите (NRPB) Великобритании подсчитали, что использование ЛС-147 содержащие карманные часы приведет дозы половых желез до 0,2 мбэр и максимальной дозы 35 мбэр к коже.
Стронций-90
Sr-90 не имеет, по крайней мере, насколько мне известно, были использованы в часы. Тем не менее, в начале 1950-х американские военные начали использовать Sr-90 вместо Ra-226 в своей радиояркостная персонала и палубы маркеров. Sr-90 является чистым бета-излучателя (хотя может быть существенным тормозного излучения) с 30 года Half-Life. Высокая бета энергия, связанная с Sr-90 фактически произведены его недолгой продукт распада, Y-90. Sr-90 и Y-90 почти всегда присутствуют вместе в одной деятельности (например, в вековом равновесии).
Стронций было три основных преимущества перед радия: большее разнообразие люминесцентных цветов были возможны со стронцием, чем радий, постепенное уменьшение силы света было минимальным, потому что стронций в бета-частиц сделал меньше ущерба цинка кристаллы сульфида радия альфа-частиц и фотонов ( тормозное излучение) выбросы от стронция меньше беспокойства, чем безопасность гамма-лучей радия.
Нормативных ограничений
Правилами, установленными Комиссией по ядерному регулированию (NRC) в 10 CFR 30.15 утверждают, что человек не нужна лицензия на часы, если обладают следующими характеристиками не превышают:
(I) 25 милликюри трития в часы,
(II) 5 милликюри трития в стороны,
(III) 15 милликюри трития в Dial (обрамление при использовании рассматривается как часть циферблата),
(IV) 100 микрокюри прометия 147 за часы или 200 микрокюри прометия 147 за любые другие часы,
(V) 20 микрокюри прометия 147 за часы ручной или 40 микрокюри прометия 147 за часы другой стороны,
(VI) 60 микрокюри прометия 147 за циферблат часов или 120 микрокюри прометия 147 за другим набором часы (обрамление при использовании рассматривается как часть циферблата),
(VII) уровней излучения от руки и набирает содержащий прометия 147 не будет превышать при измерении через 50 миллиграммов на квадратный сантиметр поглотитель: (А) для наручные часы, 0,1 мрад в час на 10 см от любой поверхности, (б) для карманных часов, 0,1 мрад в час на 1 сантиметр от любой поверхности, (С) по любым другим часам, 0,2 мрад в час при 10 сантиметрах от любой поверхности.
Обратите внимание, что можно обратиться в СРН в соответствии с положениями 10 CFR 30.19 производить часы с деятельностью превышающие в 10 CFR 30.15.
Ссылки
Здравоохранения США. использование радия Потребительские товары . МНПЗ 68-5. 1968 год.
Артур Кин. Радиоактивные светящиеся краски . Дополнение Scientific American. 84: 126-127; 25 августа 1917.
Эд Ланда. Клад в захороненных отходов . Колорадо горная школа Ежеквартально 82 (2); 1987.
Росс Mullner. Смертельный жар. Работник Радий Циферблат трагедии. Американской ассоциации общественного здравоохранения. 1989 год.
Национальный совет по защите от радиации и измерениям. Воздействие радиации от потребительских товаров и Разные источники . НКРЗ Отчет № 56. 1977 год.
Национальный совет по защите от радиации и измерениям. риске облучения населения США от потребительских товаров и прочих источников . НКРЗ Отчет № 95. 1987 год.
Национальный совет по радиологической защите. Заявления Правления об утверждении потребительские товары, содержащие радиоактивные вещества . Т. 3 (2); 1992.
Комиссия по ядерному регулированию. Систематической оценки радиологической исключения для источников и Побочные материалы. NUREG-1717, июнь 2001 года.
Луи Шварц и др.. Аспекты здоровья набора Радий Картина I, II, III, IV и . Журнал промышленной гигиены Vol 15 сентября 1913: 362-382; Vol 15 ноября 1913: 433-455.
Чарльз виола. Коммерческая производства и использования радия. J. химического образования 3 (7): 757-772; 1926.
Министерство торговли США. радий . Информационный циркуляр. IC 6312. Август 1930.
http://www.orau.org/ptp/collection/radioluminescent/radioluminescentinfo.htm
Тема: Радиоактивность в ручье (фон Тибо) (Прочитано 30659 раз)