Da Radioaktivität um die Wende des 20.Jahrhunderts entdeckt wurde, war die Hauptanwendung der Radiolumineszenz in Radiolumineszenz-Farbe, die auf Uhren- und Kompasszifferblättern, Schießscheiben, Flugzeug-Fluginstrumentengesichtern und anderen Instrumenten verwendet wurde, damit sie im Dunkeln gesehen werden können. Radiolumineszierende Farbe besteht aus einer Mischung einer Chemikalie, die ein Radioisotop enthält, mit einer radiolumineszierenden Chemikalie (Phosphor). Der kontinuierliche radioaktive Zerfall der Atome des Isotops setzt Strahlungspartikel frei, die auf die Moleküle des Leuchtstoffs treffen, wodurch sie Licht abgeben. Der ständige Beschuss durch radioaktive Partikel verursacht den chemischen Abbau vieler Arten von Leuchtstoffen, so dass radiolumineszierende Farben über ihre Lebensdauer einen Teil ihrer Leuchtkraft verlieren.Radiolumineszenzmaterialien können auch beim Bau einer optoelektrischen Kernbatterie verwendet werden, einer Art Radioisotopengenerator, bei dem Kernenergie in Licht umgewandelt wird.
RadiumEdit
Die erste Verwendung der Radiolumineszenz erfolgte in Leuchtfarbe, die Radium, ein natürliches Radioisotop, enthielt. Ab 1908 wurde Leuchtfarbe, die eine Mischung aus Radium und kupferdotiertem Zinksulfid enthielt, verwendet, um Zifferblätter und Zifferblätter von Instrumenten zu bemalen und einen grünlichen Schimmer zu erzeugen. Leuchtstoffe, die kupfer-dotiertes Zinksulfid (ZnS: Cu) enthalten, liefern blaugrünes Licht; Kupfer und Mangan-dotiertes Zinksulfid (ZnS: Cu, Mn), die gelb-orangefarbenes Licht ergeben, werden ebenfalls verwendet. Lumineszenzfarbe auf Radiumbasis wird aufgrund der Strahlengefahr für die Herstellung der Zifferblätter nicht mehr verwendet. Diese Leuchtstoffe eignen sich nicht für den Einsatz in Schichten, die dicker als 25 mg/cm2 sind, da dann die Selbstabsorption des Lichts problematisch wird. Darüber hinaus unterliegt Zinksulfid einem Abbau seiner Kristallgitterstruktur, was zu einem allmählichen Helligkeitsverlust führt, der signifikant schneller ist als der Abbau von Radium.
ZNS:Ag beschichtete Spinthariscope-Bildschirme wurden von Ernest Rutherford in seinen Experimenten zur Entdeckung des Atomkerns verwendet.Radium wurde bis in die 1960er Jahre in Leuchtfarbe verwendet, als es aus gesundheitlichen Gründen durch die anderen oben genannten Radioisotope ersetzt wurde. Zusätzlich zu Alpha- und Betastrahlen emittiert Radium durchdringende Gammastrahlen, die durch das Metall und Glas eines Zifferblatts und die Haut gelangen können. Ein typisches älteres Radium-Zifferblatt hat eine Radioaktivität von 3-10 kBq und könnte seinen Träger einer jährlichen Dosis von 24 Millisievert aussetzen, wenn er kontinuierlich getragen wird. Ein weiteres Gesundheitsrisiko ist sein Zerfallsprodukt, das radioaktive Gas Radon, das bereits bei extrem niedrigen Konzentrationen beim Einatmen ein erhebliches Risiko darstellt. Die lange Halbwertszeit von Radium von 1600 Jahren bedeutet, dass mit Radiumfarbe beschichtete Oberflächen wie Zifferblätter und Zeiger noch lange nach ihrer Nutzungsdauer ein Gesundheitsrisiko darstellen. Es gibt immer noch Millionen von leuchtenden Radiumuhr, Uhr, und Kompassgesichter und Flugzeuginstrumentenzifferblätter im Besitz der Öffentlichkeit. Der Fall der „Radium Girls“, Arbeiter in Uhrenfabriken in den frühen 1920er Jahren, die Zifferblätter mit Radiumfarbe bemalten und später durch die Einnahme von Radium, wenn sie mit den Pinseln auf die Lippen zeigten, tödlichen Krebs bekamen, erhöhte das öffentliche Bewusstsein für die Gefahren von radiolumineszierenden Materialien und Radioaktivität im Allgemeinen.
PromethiumEdit
In der zweiten Hälfte des 20.Jahrhunderts wurde Radium schrittweise durch Farbe ersetzt, die Promethium-147 enthielt. Promethium ist ein niederenergetischer Beta-Emitter, der im Gegensatz zu Alpha-Emittern wie Radium das Phosphorgitter nicht abbaut, so dass sich die Leuchtkraft des Materials nicht so schnell abbaut. Es emittiert auch nicht die durchdringenden Gammastrahlen, die Radium tut. Die Halbwertszeit von 147Pm beträgt nur 2,62 Jahre, so dass die Radioaktivität eines Promethium-Zifferblatts in einem Jahrzehnt auf nur 1/16 seines ursprünglichen Wertes sinken wird, was die Entsorgung sicherer macht, verglichen mit Radium mit seiner Halbwertszeit von 1600 Jahren. Jedoch, Diese kurze Halbwertszeit bedeutete, dass die Leuchtkraft von Promethium Zifferblätter sank auch um die Hälfte jeden 2.62 Jahre, was ihnen eine kurze Nutzungsdauer gab, die zum Ersatz von Promethium durch Tritium führte.
Promethium-basierte Farbe wurde verwendet, um die elektrischen Schalterspitzen der Apollo-Mondlandefähre zu beleuchten und auf die Bedienfelder des Lunar Roving Vehicle zu malen.
TritiumEdit
Die neueste Generation von Radiolumineszenzmaterialien basiert auf Tritium, einem radioaktives Isotop von Wasserstoff mit einer Halbwertszeit von 12.32 Jahre, die sehr niederenergetische Betastrahlung emittiert. Es ist verwendet auf armbanduhr gesichter, gun sehenswürdigkeiten, und notfall ausfahrt zeichen. Das Tritiumgas befindet sich in einem kleinen Glasrohr, das innen mit einem Leuchtstoff beschichtet ist. Beta-Partikel, die vom Tritium emittiert werden, treffen auf die Phosphorbeschichtung und bewirken, dass sie fluoresziert und Licht emittiert, normalerweise gelbgrün.
Tritium wird verwendet, weil angenommen wird, dass es eine vernachlässigbare Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellt, im Gegensatz zu der vorherigen radiolumineszierenden Quelle, Radium, die sich als signifikante radiologische Gefahr erwies. Die Low-Energy-5.7 keV Beta-Partikel, die von Tritium emittiert werden, können das umschließende Glasrohr nicht passieren. Selbst wenn sie könnten, können sie die menschliche Haut nicht durchdringen. Tritium ist nur dann eine Gefahr für die Gesundheit, wenn es eingenommen wird. Da Tritium ein Gas ist, zerstreut sich das Gas in der Luft und wird auf sichere Konzentrationen verdünnt, wenn ein Tritiumrohr bricht.Tritium hat eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren, so dass die Helligkeit einer Tritium-Lichtquelle in dieser Zeit auf die Hälfte ihres Anfangswerts sinkt.