[科普中国]-气体氚光源

制作方法

HT气体通常以一到两种形式供应：贮存于容器的HT内或贮存于不锈钢容器内的氚化铀(每个容器达到2000TBq)；第二种形式即氚化铀，要求以加热的方法把HT从容器内驱出。

现在大多数气体氚光源制造商，是将HT从容器转移到铀床上。然后铀床将HT提供到气体氚光源充气系统。气体氚光源充气系统通常置于通风罩内，并使用不锈钢波纹管阀的不锈钢管结构而成以容纳氚。为了减少存量，氚气操作系统有时采用外径6．35 mm(0．25英寸)的管，而真空管线则使用更大的管道。常用的真空系统由一个起基础支持作用的油密封旋转泵和一个油扩散泵结合而成。气体氚光源通常以这样的方式制造，即便于联接系统进行抽空与重新充填氚气。在抽空过程中，光源一般要加热以尽可能多的除去水蒸气和其它污染物。当氚气充到合适的压力时，气体氚光源采用一种气/氧焰或一种CO2激光密封。

存留于联接管和管道系统中的氚再回收到铀床，然后抽空与再重复该过程。激光密封更均匀并且能在一个惰性气氛的罩内实施，可是实际上管道最大尺寸限制在大约是6 mm的外径。若要求气体氚光源氚气压超过一大气压，则可将其先浸没在液氮内，然后用气/氧焰密封。气体氚光源一旦从液氮中移出立即回到室温。用这种技术能获得250 kPa(>2大气压)的压力。经密封的气体氚光源接着去污，并装配成最终产品。1

发光机理同位素照明装置是利用放射性同位素衰变时放出的带电粒子（α或β粒子）轰击荧光粉，在其晶格内发生初级电离，产生电子空穴对，具有较大动能的次级电子继续在荧光粉晶格内发生次级电离。它们或者再产生新的电子空穴对，或者与晶格相互作用，迅速失去多余的能量，达到导带底和价带顶。

电离过程产生的电子空穴对在掺杂原子形成的发光中心复合时输出光子。不同种类的荧光粉基体和掺杂物质（又称激活剂）在晶体中形成不同的能带结构，导致发光颜色各异。同位素照明装置发光的颜色主要是：蓝色、绿色、橙色、红色等。其中绿色光的需求量最大，因为绿色光是人视神经最敏感的色光。从能量角度看，同位素衰变产生带电粒子动能作为能量输入，荧光粉将带电粒子动能转化为光输出。荧光粉的发光效率直接影响氚发光装置的亮度。2

应用特点氚灯的重要特点是不需要外加任何能源就能长期自己发光。目前广泛应用的灯大都以电为能源，使用时必须接入供电网络，或者配以储电瓶和干电池，灯的亮度取决于外加电源和光源材料。电瓶和电池都很笨重，寿命短，有的需要经常充电，有的怕热、怕潮湿、易腐蚀，会带来环境污染。氚灯与这些电光源不同，它不依赖于外界电源，可以在野外无电源的环境中使用。它可以根据需要做成各种形状，如球状、粗管状，细管状，也可以弯曲成各种图形，以满足不同需要。

氚灯和氚发光器材还具有发光寿命长的特点。因为氚灯和氚粉都是利用氚本身发出的13射线来激发荧光基质发光的，氚发出B射线的半衰期是十二点三年，也就是说，经过十二年多射线的强度才减弱一半。当然，由于受其他因素的影响，氚灯亮度的衰减要比上述时间快一些，但至少要经过数年或十来年还能继续发光是不成问题的。