Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Иондаушы сәулеленумен бомбалау арқылы материалда пайда болатын жарық.
Light produced in a material by bombardment with ionizing radiation
Радиолюминесценция – альфа бөлшектер, бета бөлшектер немесе гамма сәулелері сияқты иондаушы сәулеленумен бомбалау нәтижесінде материалда жарық пайда болу құбылысы. Радиолюминесценция аспаптардың немесе белгілердің түнгі уақытта жарықтандырылуы үшін аз жарық көзі ретінде қолданылады. Сағат тілдері мен аспаптардың шкалаларына кейде радиолюминесцентті бояу жағылады, бұл оларды қараңғыда оқуға мүмкіндік береді. Радиолюминесценция ядролық реакторлар және радиоизотоптар сияқты күшті сәулелену көздерінің маңында да көрінуі мүмкін.
Radioluminescence is the phenomenon by which light is produced in a material by bombardment with ionizing radiation such as alpha particles, beta particles, or gamma rays. Radioluminescence is used as a low level light source for night illumination of instruments or signage. Radioluminescent paint is occasionally used for clock hands and instrument dials, enabling them to be read in the dark. Radioluminescence is also sometimes seen around high power radiation sources, such as nuclear reactors and radioisotopes.
Механизм
Радиолюминесценция иондаушы сәулеленудің кіріп келетін бөлшегі атом немесе молекуламен соқтығысып, орбиталық электронды жоғары энергия деңгейіне көтеріп қашан пайда болады. Бұл бөлшек көбінесе радиоизотоптың атомдарының радиоактивті ыдырауынан туындайды. Электрон артық энергияны жарық фотоны ретінде шығарып, бастапқы энергия деңгейіне оралады. Иондаушы сәулеленудің әсерінен нақты бір түсте жарық шығаратын химиялық зат фосфор деп аталады. Радиолюминесцентті жарық көздері әдетте фосформен араласқан немесе оған жақын орналасқан радиоактивті заттан тұрады.
Radioluminescence occurs when an incoming particle of ionizing radiation collides with an atom or molecule, exciting an orbital electron to a higher energy level. The particle usually comes from the radioactive decay of an atom of a radioisotope, an isotope of an element which is radioactive. The electron then returns to its ground energy level by emitting the extra energy as a photon of light. A chemical that releases light of a particular color when struck by ionizing radiation is called a phosphor. Radioluminescent light sources usually consist of a radioactive substance mixed with, or in proximity to, a phosphor.
Қолданбалар
Радиоактивтілік 20 ғасырдың басында ашылғаннан бері радиолюминесценцияның негізгі қолданылуы радиолюминесцентті бояуларда болды, ол сағаттар мен компастардың циферблаттарында, қару-жарақ көздерінде, ұшақтардың ұшу аспаптарының беттерінде және басқа да аспаптарда қолданылып, оларды қараңғыда көруге мүмкіндік берді. Радиолюминесцентті бояу радиоизотопты қамтитын химиялық заттар мен радиолюминесцентті химиялық заттардың (фосфордың) қоспасынан тұрады. Изотоп атомдарының үздіксіз радиоактивті ыдырауы фосфор молекулаларына соқтығысатын сәулелену бөлшектерін шығарады, бұл олардың жарық шығаруына себеп болады. Радиоактивті бөлшектердің үнемі соққысы фосфордың көптеген түрлерінің химиялық ыдырауына алып келеді, сондықтан радиолюминесцентті бояулар пайдалану барысында жарықтылығын жоғалтады. Радиолюминесцентті материалдар оптоэлектрлік ядролық батареяны, яғни ядролық энергияны жарыққа айналдыратын радиоизотопты генератордың бір түрін жасауда да қолданылуы мүмкін.
Since radioactivity was discovered around the beginning of the 20th century, the main application of radioluminescence has been in radioluminescent paint, used on watch and compass dials, gunsights, aircraft flight instrument faces, and other instruments, allowing them to be seen in darkness. Radioluminescent paint consists of a mixture of a chemical containing a radioisotope with a radioluminescent chemical (phosphor). The continuous radioactive decay of the isotope's atoms releases radiation particles which strike the molecules of the phosphor, causing them to emit light. The constant bombardment by radioactive particles causes the chemical breakdown of many types of phosphor, so radioluminescent paints lose some of their luminosity during their working life. Radioluminescent materials may also be used in the construction of an optoelectric nuclear battery, a type of radioisotope generator in which nuclear energy is converted into light.
Радий
Радиолюминесценция алғаш рет табиғи радиоизотоп – радийден тұратын жарық шығаратын бояуларда қолданылды. 1908 жылдан бастап, радий мен мыс қосылған мырыш сульфиді қоспасы бар жарық шығаратын бояулар сағат беттерін және аспаптардың циферблаттарын бояу үшін пайдаланылды, бұл оларға жасыл түстің жарқылына ие етті. Мыспен легирленген мырыш сульфиді (ZnS:Cu) көк-жасыл жарық шығарады; мыс және марганецпен легирленген мырыш сульфиді (ZnS:Cu,Mn) сары-қызғылт жарық шығарады. Радийге негізделген люминесцентті бояу қазір қолданылмайды, себебі ол циферблаттарды өндіретін адамдарға радиациялық қауіп төндіреді. Бұл фосфорлар 25 мг/см²-ден қалыңдығы жоғары қабаттарда қолдануға жарамсыз, өйткені жарықтың өзіндік сіңірілуі проблема тудырады. Мырыш сульфидінің кристалдық тор құрылымы бұзылып, радийдің азаюынан гөрі жарықтығының айтарлықтай жылдам жоғалуына әкеледі. ZnS:Ag жалатылған спинтарископ экранын Эрнест Резерфорд атом ядросын ашу эксперименттерінде қолданды. Радий 1960 жылға дейін жарық шығаратын бояуларда қолданылды, содан кейін денсаулық сақтау мақсатында жоғарыда аталған басқа радиоизотоптармен алмастырылды. Альфа және бета бөлшектерінен басқа, радий тесіп өтетін гамма сәулелерін де шығарады, олар сағат циферблатының металлы мен әйнегінен және теріден өтуі мүмкін. Типик ескі радийлі қол сағатының циферблаттарының радиоактивтілігі 3–10 кБк құрайды және оны үнемі тағып жүрген адам жылына 24 миллизиверт дозаға ұшырауы мүмкін.
The first use of radioluminescence was in luminous paint containing radium, a natural radioisotope. Beginning in 1908, luminous paint containing a mixture of radium and copper doped zinc sulfide was used to paint watch faces and instrument dials, giving a greenish glow. Phosphors containing copper doped zinc sulfide (ZnS:Cu) yield blue green light; copper and manganese doped zinc sulfide (|ZnS:Cu,Mn), yielding yellow orange light are also used. Radium based luminescent paint is no longer used due to the radiation hazard posed to persons manufacturing the dials. These phosphors are not suitable for use in layers thicker than 25 mg/cm2, as the self absorption of the light then becomes a problem. Zinc sulfide undergoes degradation of its crystal lattice structure, leading to gradual loss of brightness significantly faster than the depletion of radium. ZnS:Ag coated spinthariscope screens were used by Ernest Rutherford in his experiments discovering the atomic nucleus. Radium was used in luminous paint until the 1960s, when it was replaced with the other radioisotopes mentioned above due to health concerns. In addition to alpha and beta particles, radium emits penetrating gamma rays, which can pass through the metal and glass of a watch dial, and skin. A typical older radium wristwatch dial has a radioactivity of 3–10 kBq and could expose its wearer to an annual dose of 24 millisieverts if worn continuously.
Тритий
Радиолюминесцентті материалдардың соңғы буыны тритийге негізделген, ол сутегінің радиоактивті изотопы, 12,32 жылдық жартылай ыдырау мерзіміне ие және өте төмен энергиялы бета сәулелерін шығарады. Ол қол сағаттарының тақташаларында, қарудың бағыттағыштарында және авариялық эвакуация белгілерінде қолданылады. Тритий газы кішкентай шыны түтікшеге мөрленген, оның ішкі беті люминоформен жабылады. Тритийдің шығарған бета-бөлшектері люминофорға түсіп, оның жарқырауына себеп болады, көбінесе сары-жасыл түсті жарық шығарады. Тритий адам денсаулығына аз ғана қауіп төндіреді деп саналады, бұл бұрынғы радиолюминесценттік көз – радийден өзгеше, ол елеулі радиологиялық қауіп екені дәлелденді. Тритийдің шығаратын 5,7 кэВ энергиялы төмен энергиялы бета-бөлшектері шыны түтікшенің қабырғасынан өте алмайды. Егер де өте алса, олар адам терісіне енбейді. Тритийді жұтқанда немесе тыныс алғанда ғана денсаулыққа қауіпті болуы мүмкін. Тритий газ болғандықтан, егер тритий түтікшесі бұзылса, газ ауаға таралып, қауіпсіз деңгейге дейін сіңіріледі. Тритийдің жартылай ыдырау мерзімі 12,32 жыл, сондықтан тритийлі жарық көзінің жарықтығы осы уақыт ішінде бастапқы шамасының жартысына дейін төмендейді.
The latest generation of radioluminescent materials is based on tritium, a radioactive isotope of hydrogen with half life of 12.32 years that emits very low energy beta radiation. It is used on wristwatch faces, gun sights, and emergency exit signs. The tritium gas is contained in a small glass tube, coated with a phosphor on the inside. Beta particles emitted by the tritium strike the phosphor coating and cause it to fluoresce, emitting light, usually yellow green. Tritium is used because it is believed to pose a negligible threat to human health, in contrast to the previous radioluminescent source, radium, which proved to be a significant radiological hazard. The low energy 5.7 keV beta particles emitted by tritium cannot pass through the enclosing glass tube. Even if they could, they are not able to penetrate human skin. Tritium is only a health threat if ingested or inhaled. Since tritium is a gas, if a tritium tube breaks, the gas dissipates in the air and is diluted to safe concentrations. Tritium has a half life of 12.32 years, so the brightness of a tritium light source will decline to half its initial value in that time.
Инфрақызыл радиациялық флуоресценция
Инфрақызыл радиофлуоресценция (кейде радиофлуоресценция деп те жазылады) – иондаушы сәулелену әсерінен ортоклаздың инфрақызыл (~880 нм) сәуле шығаруын пайдаланатын мерзімдік анықтау әдісі. Ол шөгінділердің соңғы күн сәулесіне ұшыраған уақытын анықтауға мүмкіндік береді, мысалы, құм қабатының шөгіну алдында күнге ұшыраған уақытын.
Infrared radiofluorescence (sometimes spelt radio fluorescence) is a dating technique involving the infrared (~ 880 nm) luminescence signal of orthoclase from exposure to ionizing radiation. It can reveal the last time of daylight exposure of sediments, e. g., a layer of sand exposed to light before deposition.