Часы с радиоактивной подсветкой

Часы с радиоактивной подсветкой

Миф о том, что радиоактивные вещества светятся, скоро отпразднует вековой юбилей и, несмотря на это, по‑прежнему активно эксплуатируется писателями, художниками и режиссерами XXI века. Он уходит корнями в 20−30-е годы прошлого столетия, когда в бытовых приборах стали активно применять краску на основе сульфида цинка и меди с добавлением радия. Сульфид цинка с медью — распространенный люминофор, который под действием электронного луча окрашивает экраны радаров и осциллографов в «фирменный» зеленый цвет, а в составе краски светится под действием альфа-излучения радиоактивного металла радия.

Компания mb-microtec состоит из трех подразделений. Помимо производства тритиевых источников света Trigalight и «домашней» часовой марки Traser в нее входит Glencatec. Фактически это исследовательская лаборатория, призванная найти новые сферы применения для ноу-хау mb-microtec. Ее наиболее интересные проекты связаны с разработкой медицинских микророботов, заключенных в герметичные стеклянные капсулы с помощью технологии лазерной инкапсуляции Trigalight.

В те годы радий был популярнее, чем Марлен Дитрих. На завораживающих промоплакатах счастливые семьи собирались у каминов, источающих загадочное зеленоватое свечение, и миллионы людей с нетерпением ожидали появления атомных духовок на своих кухнях и атомных автомобилей в гаражах.

После того как человечество столкнулось с опасностями радиации, эйфория сменилась другой крайностью: малейшее упоминание о радиации заставляет людей напряженно хмурить брови. Между тем даже обычный банан способен вызвать ложное срабатывание радиационного детектора — ведь бананы от природы содержат изотоп калий-40. Детекторы дыма, которые мы можем увидеть на потолке в каждом офисе, используют распадающийся америций-241.

Шаг 1: изготовление трубки Сырьем для большинства источников служит так называемая базовая трубка из боросиликатного стекла. Ее диаметр равен 12 мм, длина — 1,5 м. Чтобы получить микротрубки нужных параметров, базовую трубку нагревают и растягивают на специальном станке, разработанном mb-microtec. При этом и диаметр трубки, и толщина стенок уменьшаются, а длина, соответственно, увеличивается. Из одной базовой трубки можно получить 120 полуметровых отрезков диаметром 0,5 мм. Этот крайне деликатный процесс контролируется вручную: оператор регулирует скорость прохождения трубки, температуру нагрева и интенсивность воздушного охлаждения. Для изготовления прямоугольных «тригалайтов» используется базовая трубка прямоугольного сечения.

Мы посетили фабрику компании mb-microtec (Берн, Швейцария), где производятся источники света на основе радиоактивного газа трития. Это производство в некотором роде уникально. Несколько компаний в мире (их можно пересчитать по пальцам) производят тритиевые источники, однако только технологии mb-microtec позволяют изготавливать миниатюрные колбы, пригодные, в частности, для установки в циферблат часов. Поэтому всем часовым домам, которые хотят осветить свои модели тритием, приходится обращаться в mb-microtec.

Шаг 2: нанесение люминофора Процесс нанесения люминофора на внутреннюю поверхность трубки — одно из важнейших ноу-хау компании. Сперва стекло очищается и «активируется». В этом процессе участвуют вода, мыльный раствор, растворы с основными и кислотными свойствами. После сушки в трубки засыпается порошкообразный люминофор. Со стороны кажется, что порошок просто пролетает сквозь трубку и высыпается на стол с другой стороны, но благодаря активации он ровным слоем покрывает стеклянную поверхность. Процесс засыпки повторяется трижды, после чего трубка отправляется на проверку. Каждая заготовка должна продемонстрировать ровное свечение в ультрафиолетовых лучах. Готовые трубки на сутки отправляются в печь на просушку.

Вот такая рыба!

«Нам доставляют огромные контейнеры с тритием!» — с гордостью объявляет Джон Уильямс, технический директор mb-microtec. Мы ожидаем, что в следующий момент Джон разведет руки в стороны традиционным жестом «вот такая рыба!», но его ладони рисуют в воздухе разве что средних размеров плотву.

Дело в том, что тритий — одно из редчайших веществ на планете. Его мировые запасы оцениваются от силы в 30 кг, при этом один килограмм стоит примерно $30 млн. Промышленный тритий производят в ядерных реакторах, облучая нейтронами литий-6. Зато трития полно на Солнце. Напомним, что тритий — это изотоп водорода, ядро которого содержит один протон и два нейтрона. В усло­виях мощнейшей гравитации и высочайшей температуры светила (15 млн градусов) ядра трития сталкиваются с ядрами дейтерия («тяжелого водорода»), состоящими из одного протона и одного нейтрона. При этом образуется ядро нового химического элемента гелия (два протона и два нейтрона), высвобождается нейтрон и огромное количество энергии. Ядро гелия легче, чем ядра дейтерия и трития. Если вспомнить знаменитое E = mc 2 , где c — скорость света, становится понятно, почему солнце дарит нам столько тепла.

Многие годы физики пытаются воссоздать на Земле процессы, происходящие в солнечном пекле (и делают определенные успехи). Когда им это удастся, тритий будет снабжать людей практически даровым электричеством. А до тех пор он может послужить нам, поджигая люминофор в светящихся трубках. Ведь главное свойство трития — безопасность.

Да, он радиоактивен, но радиация радиации рознь. Самое опасное гамма-излучение (фотоны с высокой энергией) вызывает лучевую болезнь и онкологические заболевания, хотя оно же используется и для лечения рака. Блокировать такое излучение можно только с помощью толстого слоя материала с тяжелыми ядрами (свинец, обед­ненный уран).

Читайте также:  Мультиварка bosch autocook muc88b68ru отзывы

Шаг 3: закачка трития Специалист запаивает один конец каждой трубочки с помощью паяльной лампы, и уже не трубочки, а колбочки отправляются на заправочную станцию и подсоединяются к штуцерам. 30 штуцеров располагаются на общем коллекторе. Сначала из трубок откачивают воздух и в течение некоторого времени контролируют давление в системе. Так трубки проверяют на герметичность. После завершения теста в коллектор подается тритий. Яркость свечения и срок службы источников прямо зависят от количества закачанного в них трития. Чтобы в емкости поместилось больше радиоактивного газа, их охлаждают, погружая в жидкий азот. Напомним, что температура жидкого азота составляет -196°С. По завершении заправки специалист запаивает верхние концы трубок паяльной лампой и аккуратно отделяет их от станции.

Альфа-частицы представляют собой не что иное, как ядра гелия. От альфа-излучения легко защититься даже тонким слоем материала, однако оно представляет опасность при попадании в организм. Яркие примеры того и другого — америций-241 из дымовых детекторов и печально известный полоний.

Для трития характерно мягкое бета-излучение, которое представляет собой поток электронов и позитронов. Загородиться от него можно даже листом бумаги. Энергии бета-частицы недостаточно, чтобы проникнуть в организм через кожу. Стоит ли говорить, что излучение трития никак не может покинуть стеклянную колбу. Даже если вы вдохнете небольшое количество трития, он покинет организм, не успев нанести ему значительного вреда.

Шаг 4: лазерная резка Лазерная резка — пожалуй, главное ноу-хау mb-microtec. Длинные трубки, уже заполненные тритием, помещаются в станок, который нарезает их на нужные отрезки с ювелирной точностью. При этом лазер не просто разрезает заготовку, но и мгновенно запаивает концы получившихся отрезков, не оставляя тритию ни малейшего шанса покинуть трубки. В целях безопасности станок герметизируется и запирается на время работы. Его невозможно открыть до тех пор, пока встроенный датчик не констатирует полное отсутствие трития внутри прозрачного кейса. С помощью видеокамеры и монитора оператор непрерывно следит за качеством резки. Сразу после резки новоиспеченные «тригалайты» проходят очередной тест на герметичность: оператор рассматривает партию источников в темной комнате, выискивая темные точки.

Тем не менее, входя на заправочную станцию, мы надеваем халаты и специальные бахилы, а на стенах в каждой комнате наблюдаем высокочувствительные газоанализаторы и датчики радиации. Они способны почувствовать малейшую утечку трития и в мгновение ока герметизировать помещение, запустив систему экстренной вентиляции.

«Первая причина для повышенных мер безопасности — это официальные нормативы, — поясняет Джон Уильямс, — вторая — это небольшая вероятность образования тритиевой воды при случайном взаимодействии газа с жидкостями». Тритиевая вода, в которой часть атомов водорода заменена атомами трития, опасна тем, что при попадании в организм может задержаться там несколько дольше, чем газ, который мы постоянно вдыхаем и выдыхаем.

Шаг 5: упаковка в палеты Процесс упаковки «тригалайтов» завораживает: быстрыми и точными движениями механический манипулятор достает микротрубочки размером всего 0,5 х 5 мм каждая из горстки, проносит над фотоаппаратом со вспышкой и аккуратно укладывает в пластмассовые палеты. В зависимости от модели палет в каждой из них может располагаться 605, 943 или 1375 источников. Палеты — это не просто удобная упаковка. Они используются на сборочном производстве часов, где такой же манипулятор подхватывает микротрубочки и устанавливает их на циферблаты — в строго определенное место под строго определенным углом. Механизм захвата у манипулятора пневматический. Во время фотосъемки каждому отдельному источнику присваивается номер. Фотография может служить подтверждением того, что источник был изготовлен качественно и точно соответствовал заданным размерам.

Наконец, есть и третья причина: все-таки вышеупомянутый контейнер действительно большой. Посудите сами на примере: в часах Traser Red Combat размещаются источники с совокупной активностью 1 гигабеккерель (один беккерель означает, что в источнике происходит один радиоактивный распад в секунду). В одном контейнере (на фабрике разрешается хранить два) помещается количество трития с активностью 50 000 кюри, а один кюри равняется 37 гигабеккерелям. Так что, если посчитать, сколько часов можно изготовить, использовав весь запас трития на фабрике, мы получим цифру 3 700 000!

Проверено законом

Разумеется, световые источники mb-microtec используются не только в часах. Их можно встретить в оружейных прицелах, авиационных приборах, рыболовных поплавках. Сфера применения тритиевой подсветки постоянно расширяется: источники появляются в дизайнерских дверных ручках, указателях выхода для самолетов и шахт.

Это неудивительно: тритиевые источники дают стабильный свет, служат 25 лет, не нуждаются в питании и подзарядке. Этим они выгодно отличаются от люминофоров на основе фосфора и им подобных, которые запасают энергию света в течение дня, но уже после одного часа, проведенного в темноте, теряют до 90% яркости.

Для тех, кого не убедил рассказ о безопасности трития, остался последний аргумент. Тритиевая подсветка — одна из самых проверенных технологий в мире. Потому что мало найдется технологий, которые бы привлекали столь пристальное внимание со стороны государственных контролирующих органов.

Читайте также:  Что ж небо штопать дело нужное хорошее

Наручные часы с негаснущими цифрами и стрелками пользуются неизменной популярностью у сильной половины человечества. Существует немало слухов об их смертельной опасности, ведь в основе их практически «вечной» люминесценции – радиевая или тритиевая радиоактивная светомасса, обеспечивающая четкую видимость хронометра даже в кромешной темноте на протяжении многих лет. Что же правда, а что – ложь, попробуем разобраться.

Первые радиоактивные часы

В 1914 году американская компания U.S. Radium Corporation начала выпускать наручные часы под маркой Undark с светящимися циферблатами, поверхность которых была полностью покрыта краской на основе радия. В 1916 году она запатентовала люминесцентный порошок Radiomir на основе радия, который позволял создавать отлично читаемую разметку при полном отсутствии света.

Краска превосходно держалась под водой, поэтому стала применяться для обозначения цифр и стрелок часов, выпускаемых заводом для подводников. Учитывая 1602-летний период полураспада радия-226, она должна была обеспечивать непрерывное свечение разметки сотни лет.

С началом Первой мировой войны изделия с новой световой индикацией стали пользоваться спросом среди военных. Выполняя государственный заказ оборонного ведомства США, владелец Radium Corporation нанимает юных девушек для ручной раскраски стрелок и циферблатов. Рисуя стрелки и цифры, работницы облизывали кисточки, стараясь их сделать тоньше, и радиоактивный радий проникал в их организм, облучая органы и ткани.

Дело о «радиевых девушках»
Впоследствии все девушки заболели тяжелыми поражениями скелета, у многих из них наблюдался остеонекроз челюсти и паталогические переломы костей. Несколько из них подали в суд на компанию, требуя денежную компенсацию за нанесенный им физический и моральный вред. Начался длительный судебный процесс, получивший название – дело «радиевых девушек». В конечном итоге они смогли заключить мировое соглашение с корпорацией и получили по 10000 долларов плюс еще 600 за каждый год, проработанный на заводе.

Спецчасы Radiomir для водолазов

Накануне Второй мировой войны компания Radium, переименованная в Officine Panerai, разработала наручные часы Radiomir для подводников Королевских войск Италии с большим водонепроницаемым корпусом и светящимися цифрами. Согласно архивам ВМС, их было произведено всего десять экземпляров. В более поздних моделях использовался другой способ нанесения разметки: радиевым составом окрашивался весь циферблат, который затем покрывался тонкой пластиной с вырезанными цифрами и часовыми метками.

Свечение хронометра было настолько ярким, что военнослужащим приходилось его накрывать, чтобы противники не заметили его в темноте. О том, что изделия смертельно опасны, подводники не подозревали, пока от атомных взрывов не пострадали города Хиросима и Нагасаки, а сотни тысяч людей не получили смертельные дозы облучения.

Большая часть часов Radiomir была замурована в бетонный контейнер и погружена на дно Средиземного моря. Проданные экземпляры, несмотря на радиоактивную опасность, считаются раритетной ценностью, и многие коллекционеры не прочь пополнить свое собрание подобной редкостью.

Чем опасны наручные часы на основе радия?

Обычные наручные часы содержат до 4,5 Мки радия, который вместе с дочерними продуктами образует α-, β- и γ-облучение. Гамма-лучи легко проникают сквозь часовое стекло в мышечная ткань руки, приводя к накоплению дозы облучения до 4 рад в год. Если циферблат 16 часов в сутки находятся на уровне гонад – наиболее радиочувствительных клеток, они могут получить дозу радиации от 1 и до 60 мрад/год. С учетом естественного радиоактивного фона, такое дополнительное облучение способствует возникновению хромосомных мутаций и появлению наследственных заболеваний у потомства.

Вот почему МАГАТЭ в 1967 году запретило использовать радий в часовом производстве и рекомендовала заменить его радионуклидами со слабым бета-излучением: тритием (Н3) или прометием (Pm147). Бета-частицы имеют небольшой пробег и полностью поглощаются металлическим корпусом наручных часов, делая их более безопасными для здоровья человека. Единственный минус тритиевого состава – при нарушении герметичности корпуса радионуклид способен проникнуть в кожу человека и вызвать местное облучение тканей.

Часы с тритиевой подсветкой

Ввиду опасности радиевого порошка, производители предприняли попытки по его замене более безопасными светосоставами. Так, в 1949 году был опробован новое светящееся вещество на основе трития, получившее название Luminor. Известные бренды Omega и Rolex использовали его для выпуска специальной серии наручных часов для подводников. Ввиду сравнительно небольшого периода полураспада радионуклида – около 12 лет, со временем люминесценция ухудшалась, и компания предлагала перенанесение световой массы в заводских условиях.

Кроме того, многие пользователи опасались возможного проникновения изотопов сквозь корпус, особенно в тех моделях, где имелось большое количество тритиевой краски. Плюс ко всему некоторые страны ограничили ввоз на свою территорию радиоактивных веществ, в результате чего продажи часов упали. В связи с этим, в 90-ых годах швейцарские производители прекратили использовать тритиевый порошок для разметки циферблатов, заменив его более безопасными люминесцентными составами.

Одной из наиболее «ярких» (в прямом и переносном смысле) военных технологий, которые на сегодняшний день становятся доступными в повседневной жизни, является технология GTLS (Gaseous Tritium Light Source) — газовых тритиевых источников света «Trigalight».

Читайте также:  Поделки из отходов и мусора

Производство тритиевой подсветки в часах

Автором и производителем элементов GTLS является швейцарская компания «Mb-mictrotec» (создатель часового бренда Traser). Элементы GTLS представляют собой миниатюрные источники света, отличительной особенностью которых является постоянное свечение в течение более 25 лет. Свечение вызвано взаимодействием трития, запаянного внутри колб, с люминофором, которым покрыты их внутренние поверхности. В зависимости от используемых люминофоров, можно получить разные цвета свечения колб. На сегодняшний день компания «Mb-mictrotec» в состоянии производить световые источники «Тригалайт» с диаметром всего лишь 0.55 мм и длиной 1.3 мм.

Возможность выпуска тригалайт (Газовых Тритийных Световых Источников) — является результатом десятилетних исследований и разработок в сфере радиoлюминесценции, проводимые компанией mb-microtec. Герметичные, маленькие стеклянные трубки, покрытые со внутренней стороны светящимся веществом, наполняются газообразным тритием. Электроны, излучаемые тритием, вызывают постоянную активацию светящегося вещества.

Тригалайт не нуждаются в техническом обслуживании.

Производство тригалайтов GTLS — самоактивируемых тритиевых источников подсветки

По существу, почти любой стеклянный закрывающийся сосуд можно преобразовать в тригалайт источник.
Первым шагом необходимо покрыть внутреннюю поверхность тригалайт источника светящимся веществом, что делается на 100% вручную.

Затем, сосуд наполняется газом тритий (изотоп водорода) и герметично запечатывается.
Производство трубчатых подсветок , в том числе и для часов, абсолютно идентично. Единственная разница заключается в том, что длинные стеклянные капилляры выпускаются первыми. Позже, с помощью лазера, специально разработанного для этих целей, эти капилляры разрезаются на нужную длину.

Часы с тритиевой подсветкой. Как это работает

Рабочий принцип тригалайт источника можно сравнить с рабочим принципом обычного кинескопа.

Очень тонкий слой светящегося вещества наносится на стеклянную поверхность.
Этот слой бомбардируется электронами, испускаемыми газом тритий (Н3), что заставляет слой светиться (превращение электрического заряда в свет).
В то время, как в кинескопе электроны генерируются электронно, с помощью катода, в тригалайт источнике необходимые электроны создаются посредством радиоактивного распада трития (изотоп водорода).

Электоны распадающегося трития имеют область распространения в воздухе всего лишь 1-3мм и даже не могут проникнуть в человеческую кожу. Энегрии в 18 кэв (в наибольшем случае) для этого не достаточно.
Таким образом, излучаемые электроны (Бета радиация) не в состоянии покинуть или проникнуть сквозь запечатанный стеклянный сосуд тригалайт источника.

Срок службы тритиевой подсветки

Продолжительность срока службы тригалайт источников зависит не только от расщепления трития (период полураспада 12.3 лет), но и от ряда дополнительных факторов.

Большую роль имеет химическая композиция и качество покрытия и используемого светящегося вешества. Высококачественные световые источники могут оставаться яркими даже и после 20 лет. В любом случае, наши тригалайт источники выпускаются в соответствии с «Вritish standard» (Британским стандартом) и имеют эксплутационную гарантию минимум 10 лет!

Яркость / Цвета тригалайтов — GTLS

Яркость свежепроизведенного тригалайт источника зависит от толщины покрытия, геометрической формы, чистоты использованного газа и давлении, при заполнении светового источника газообразным тритием.
Нанесение отражаюшего слоя может также в дальнейшем усилить свечение.Тем не менее, одним из основных аспектов остается цвет светового источника.
Зеленый тригалайт всегда ярче красного или синего с одинаковыми характеристиками.

Интенсивность яркости по цветам :
Зеленый цвет принимается за 100%. Интенсивность яркости других цветов с учетом, что все остальные характеристики идентичны, такова:

Цвет Интенсивность в % Замечания
зеленый 100% стандартный цвет
желтый 80 % специальный цвет
белый 60% специальный цвет
бледно-голубой 60 % стандартный цвет
оранжевый 40 % специальный цвет
красный 20 % стандартный цвет
синий 15 % стандартный цвет
УФ/ИК специальный цвет

Что такое тритий

Открытый в 1934 году Ернестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Полом Хартеком, тритий (Т или Н-3) является третим изотопом водорода (Н или Н-1) наряду с дейтерием (D или Н-2).

Тритий (также известный, как сверхтяжелый водород) газ, используемый в промышленных целях, создан человеком.
Ядро атома трития состоит из протона и двух нейтронов. Подобно водороду, тритий нестабилен и при распаде излучает бета радиацию (электроны) с периодом полураспада 12.3 лет.
В течение этого времени, каждый атом излучает один электрон, который покидает ядро с максимальной энергией приблизительно в 18 кэв. Эта энергия очень мала в сравнении с другими радиоактивными изотопами. Например, электрон не в состоянии проникнуть сквозь кожу человека и может быть легко остановлен простым листом бумаги.
Один миллилитр газа тритий имеет активность около 2.54 Ки (Кюри) или 94 ГБк (Гига-Беккерель).Дальнейшие физические и химические характеристики триния почти идентичны характеристикам водорода. Так, например, при горении трития и кислорода образуется вода и окись трития. Газ тритий без вкуса, без запаха и гораздо легче воздуха. Если тритий проникает в тело человека , он равномерно распространяется в воде , из которой состоит организм, и потом постепенно удаляется с периодом биологического полураспада в 10 дней.

Ссылка на основную публикацию
Функция плотности распределения пуассона
На этой странице мы собрали примеры решения учебных задач, где используется распределение Пуассона. Краткая теория Рассмотрим некоторый поток событий, в...
Фоллаут 76 официальный сайт на русском
Игра Fallout 76 Модификация силовой брони и оружия в честь 300-летия США Голова Волт-Боя Патриотический костюм американца Праздничное приветствие Волт-Боя...
Фольксваген тигуан 2 литра механика
Все минусы Фольксваген Тигуан 2018-2019 ➖ Качество отделочных материалов ➖ Расход топлива Плюсы ➕ Динамика ➕ Управляемость ➕ Удобный салон...
Функция распределения случайного времени безотказной работы радиоаппаратуры
На странице Непрерывная случайная величина мы разобрали примеры решений для произвольно заданных законов распределения (многочлены, логарифмы и т.п.). Здесь же...
Adblock detector