Da quando la radioattività è stata scoperta intorno alla fine del 20 ° secolo, l’applicazione principale della radioluminescenza è stata nella vernice radioluminescente, utilizzata su quadranti di orologi e compassi, cannoniere, facce degli strumenti di volo degli aerei e altri strumenti, per consentire loro di essere visti al buio. La vernice radioluminescente è costituita da una miscela di una sostanza chimica contenente un radioisotopo con una sostanza chimica radioluminescente (fosforo). Il continuo decadimento radioattivo degli atomi dell’isotopo rilascia particelle di radiazione che colpiscono le molecole del fosforo, causando loro di emanare luce. Il bombardamento costante di particelle radioattive provoca la rottura chimica di molti tipi di fosforo, quindi le vernici radioluminescenti perdono parte della loro luminosità durante la loro vita lavorativa.
I materiali radioluminescenti possono anche essere utilizzati nella costruzione di una batteria nucleare optoelettronica, un tipo di generatore di radioisotopi in cui l’energia nucleare viene convertita in luce.
RadiumEdit
Il primo uso della radioluminescenza è stato in vernice luminosa contenente radio, un radioisotopo naturale. A partire dal 1908, la vernice luminosa contenente una miscela di radio e solfuro di zinco drogato con rame fu usata per dipingere quadranti di orologi e quadranti di strumenti, dando un bagliore verdastro. Fosfori contenenti solfuro di zinco drogato con rame (ZnS:Cu) producono luce blu-verde; vengono utilizzati anche solfuro di zinco drogato con rame e manganese (ZnS:Cu,Mn), che produce luce giallo-arancio. La vernice luminescente a base di radio non viene più utilizzata a causa del rischio di radiazioni posto a coloro che fabbricano i quadranti. Questi fosfori non sono adatti per l’uso in strati più spessi di 25 mg/cm2, poiché l’autoassorbimento della luce diventa quindi un problema. Inoltre, il solfuro di zinco subisce la degradazione della sua struttura reticolare cristallina, portando a una graduale perdita di luminosità significativamente più veloce dell’esaurimento del radio.
ZnS: Schermi spintariscopi rivestiti Ag sono stati utilizzati da Ernest Rutherford nei suoi esperimenti alla scoperta del nucleo atomico.
Radio è stato utilizzato in vernice luminosa fino al 1960, quando è stato sostituito con gli altri radioisotopi di cui sopra a causa di problemi di salute. Oltre ai raggi alfa e beta, il radio emette raggi gamma penetranti, che possono passare attraverso il metallo e il vetro di un quadrante dell’orologio e la pelle. Un tipico quadrante da polso radium più vecchio ha una radioattività di 3-10 kBq e potrebbe esporre chi lo indossa a una dose annuale di 24 millisievert se indossato continuamente. Un altro pericolo per la salute è il suo prodotto di decadimento, il gas radioattivo radon, che costituisce un rischio significativo anche a concentrazioni estremamente basse quando inalato. La lunga emivita di Radium di 1600 anni significa che le superfici rivestite con vernice radium, come i quadranti e le lancette degli orologi, rimangono un pericolo per la salute molto tempo dopo che la loro vita utile è finita. Ci sono ancora milioni di radium luminoso orologio, orologio, e facce bussola e quadranti strumento aereo di proprietà del pubblico. Il caso delle “Ragazze del radio”, lavoratori nelle fabbriche di orologi nei primi anni 1920 che dipingevano i quadranti con la vernice del radio e in seguito contrassero il cancro fatale attraverso l’ingestione del radio quando puntavano i pennelli con le labbra, aumentò la consapevolezza pubblica dei pericoli dei materiali radioluminescenti e della radioattività in generale.
Prometioedit
Nella seconda metà del xx secolo, il radio fu progressivamente sostituito con vernice contenente promezio-147. Il promezio è un beta-emettitore a bassa energia, che, a differenza degli emettitori alfa come il radio, non degrada il reticolo del fosforo, quindi la luminosità del materiale non si degrada così rapidamente. Inoltre non emette i raggi gamma penetranti che il radio fa. L’emivita di 147Pm è di soli 2,62 anni, quindi in un decennio la radioattività di un quadrante di promezio diminuirà a solo 1/16 del suo valore originale, rendendolo più sicuro da smaltire, rispetto al radio con la sua emivita di 1600 anni. Tuttavia, questa breve emivita significava che anche la luminosità dei quadranti promethium diminuiva della metà ogni 2.62 anni, dando loro una breve vita utile, che ha portato alla sostituzione del promezio con il trizio.
La vernice a base di promezio è stata utilizzata per illuminare le punte degli interruttori elettrici del modulo lunare Apollo e verniciata sui pannelli di controllo del veicolo lunare.
TritiumEdit
L’ultima generazione di radioluminescent materiali si basa su trizio, un isotopo radioattivo dell’idrogeno, con emivita di 12.32 anni che emette radiazioni beta a bassissima energia. Viene utilizzato su facce da polso, mirini di pistola e segnali di uscita di emergenza. Il gas trizio è contenuto in un piccolo tubo di vetro, rivestito con un fosforo all’interno. Le particelle beta emesse dal trizio colpiscono il rivestimento del fosforo e lo causano alla fluorescenza, emettendo luce, solitamente giallo-verde.
Il trizio viene utilizzato perché si ritiene che rappresenti una minaccia trascurabile per la salute umana, in contrasto con la precedente fonte radioluminescente, il radio, che si è rivelato un rischio radiologico significativo. Il basso consumo energetico 5.7 Le particelle beta keV emesse dal trizio non possono passare attraverso il tubo di vetro che racchiude. Anche se potessero, non sono in grado di penetrare la pelle umana. Il trizio è solo una minaccia per la salute se ingerito. Poiché il trizio è un gas, se un tubo di trizio si rompe, il gas si dissipa nell’aria e viene diluito a concentrazioni sicure.Il trizio ha un’emivita di 12,3 anni, quindi la luminosità di una sorgente luminosa al trizio diminuirà a metà del suo valore iniziale in quel momento.