Depuis la découverte de la radioactivité au tournant du 20e siècle, la principale application de la radioluminescence a été la peinture radioluminescente, utilisée sur les cadrans de montre et de boussole, les projecteurs, les faces des instruments de vol des avions et d’autres instruments, pour leur permettre d’être vus dans l’obscurité. La peinture radioluminescente consiste en un mélange d’un produit chimique contenant un radio-isotope avec un produit chimique radioluminescent (phosphore). La désintégration radioactive continue des atomes de l’isotope libère des particules de rayonnement qui frappent les molécules du phosphore, les faisant émettre de la lumière. Le bombardement constant par des particules radioactives provoque la dégradation chimique de nombreux types de phosphore, de sorte que les peintures radioluminescentes perdent une partie de leur luminosité au cours de leur durée de vie.
Des matériaux radioluminescents peuvent également être utilisés dans la construction d’une batterie nucléaire optoélectrique, un type de générateur de radio-isotopes dans lequel l’énergie nucléaire est convertie en lumière.
RadiumEdit
La première utilisation de la radioluminescence était dans une peinture lumineuse contenant du radium, un radio-isotope naturel. À partir de 1908, une peinture lumineuse contenant un mélange de radium et de sulfure de zinc dopé au cuivre a été utilisée pour peindre les cadrans de montre et les cadrans d’instruments, donnant une lueur verdâtre. Les phosphores contenant du sulfure de zinc dopé au cuivre (ZnS: Cu) donnent une lumière bleu-vert; du sulfure de zinc dopé au cuivre et au manganèse (ZnS: Cu, Mn), donnant une lumière jaune-orange, sont également utilisés. La peinture luminescente à base de radium n’est plus utilisée en raison du risque de rayonnement posé aux fabricants des cadrans. Ces luminophores ne conviennent pas à une utilisation dans des couches plus épaisses que 25 mg / cm2, car l’auto-absorption de la lumière devient alors un problème. De plus, le sulfure de zinc subit une dégradation de sa structure de réseau cristallin, entraînant une perte progressive de luminosité nettement plus rapide que l’épuisement du radium.
Des écrans de spinthariscope revêtus de ZnS:Ag ont été utilisés par Ernest Rutherford dans ses expériences de découverte du noyau atomique.
Le radium a été utilisé dans la peinture lumineuse jusqu’aux années 1960, quand il a été remplacé par les autres radio-isotopes ci-dessus en raison de problèmes de santé. En plus des rayons alpha et bêta, le radium émet des rayons gamma pénétrants, qui peuvent traverser le métal et le verre d’un cadran de montre et la peau. Un cadran de montre-bracelet au radium ancien typique a une radioactivité de 3 à 10 kBq et pourrait exposer son porteur à une dose annuelle de 24 millisieverts s’il est porté en continu. Un autre danger pour la santé est son produit de désintégration, le gaz radioactif radon, qui constitue un risque important même à des concentrations extrêmement faibles lorsqu’il est inhalé. La longue demi-vie du radium de 1600 ans signifie que les surfaces recouvertes de peinture au radium, telles que les cadrans et les aiguilles de montre, restent dangereuses pour la santé longtemps après la fin de leur durée de vie utile. Il existe encore des millions de cadrans d’horloge, de montre et de boussole lumineux au radium et de cadrans d’instruments d’avion appartenant au public. Le cas des « Filles du radium », des ouvrières des usines horlogères au début des années 1920 qui peignaient des cadrans de montre avec de la peinture au radium et qui ont ensuite contracté un cancer mortel en ingérant du radium lorsqu’elles pointaient leurs pinceaux avec leurs lèvres, a sensibilisé le public aux dangers des matériaux radioluminescents et de la radioactivité en général.
PromethiumEdit
Dans la seconde moitié du XXe siècle, le radium a été progressivement remplacé par de la peinture contenant du prométhium-147. Le prométhium est un émetteur bêta de faible énergie qui, contrairement aux émetteurs alpha comme le radium, ne dégrade pas le réseau phosphoreux, de sorte que la luminosité du matériau ne se dégradera pas si rapidement. Il n’émet pas non plus les rayons gamma pénétrants que fait le radium. La demi-vie de 147Pm n’est que de 2,62 ans, donc dans une décennie, la radioactivité d’un cadran prométhium diminuera à seulement 1/16 de sa valeur d’origine, ce qui le rendra plus sûr à éliminer, comparé au radium avec sa demi-vie de 1600 ans. Cependant, cette courte demi-vie signifiait que la luminosité des cadrans prométhium diminuait également de moitié tous les 2.62 ans, leur donnant une courte durée de vie utile, ce qui a conduit au remplacement du prométhium par du tritium.
La peinture à base de Prométhium a été utilisée pour éclairer les pointes des interrupteurs électriques du Module lunaire Apollo et peinte sur les panneaux de commande du Véhicule Itinérant lunaire.
TritiumEdit
Le dernier la production de matériaux radioluminescents est basée sur le tritium, un isotope radioactif de l’hydrogène dont la demi-vie est de 12.32 ans qui émet un rayonnement bêta de très faible énergie. Il est utilisé sur les visages de montre-bracelet, les viseurs d’armes à feu et les panneaux de sortie de secours. Le gaz tritium est contenu dans un petit tube de verre, recouvert d’un phosphore à l’intérieur. Les particules bêta émises par le tritium frappent le revêtement de phosphore et le font fluorescer, émettant de la lumière, généralement jaune-vert.
Le tritium est utilisé parce qu’on pense qu’il représente une menace négligeable pour la santé humaine, contrairement à la source radioluminescente précédente, le radium, qui s’est avérée un danger radiologique important. La basse énergie 5.Les particules bêta de 7 keV émises par le tritium ne peuvent pas traverser le tube de verre qui l’entoure. Même s’ils le pouvaient, ils ne sont pas capables de pénétrer la peau humaine. Le tritium n’est une menace pour la santé que s’il est ingéré. Puisque le tritium est un gaz, si un tube de tritium se brise, le gaz se dissipe dans l’air et est dilué à des concentrations sûres.Le tritium a une demi-vie de 12,3 ans, de sorte que la luminosité d’une source lumineuse au tritium diminuera à la moitié de sa valeur initiale pendant ce temps.