基本介紹
- 中文名：氚管
- 外文名：Tritium radioluminescence
- 領域：物理學
簡介,原理及特性,發光原理,顏色,套用,日常套用,軍事用途,對人體健康的影響,法律限制,參見,
簡介
氚管，又稱氚燈、β燈，是一種利用氫的同位素氚的放射性製造的發光裝置，其主要結構是在一個密閉玻璃管中充入氚氣，由氚在β衰變時釋放出的電子射中塗在玻璃管內部的螢光粉，發出螢光。這個過程被稱為輻射發光。氚管的發光不需要從外界接受電能，因此常常套用在警示裝置和手錶上。近年來，類似於氚管的發光裝置已經取代了傳統的，利用鐳等有強烈放射性，對人體有害的元素製造的光源。
原理及特性
發光原理
由於氚管使用氚氣和螢光物料發光，因此其發出的光被稱為氣態氚光源。而且氚是屬於β衰變類的放射性元素，所以氚管發出的光又被稱為β光。
氚是一种放射性元素，自然界中含量極低，所以必須通過人工的方法來合成，而且產量非常有限。根據美國能源部的報告，從1955年至1996年四十多年，美國全國氚的產量不過225公斤，大多為軍事用途。而且由於氚會衰變為氦，所以剩下的氚不超過75公斤。現在全球每年商業用氚的量大約為400克，而每一克的成本高達30,000美元。
氚管的構造非常簡單，就是在一根硼矽玻璃管的內壁塗上含螢光塗料，充入微量的氚氣後密封。氚氣會均勻的釋放出少量的電子流，激發管壁上的螢光材料，使其發光。
顏色
如果在氚管中充入微量的磷化物，就能改變氚管發光的顏色。根據磷化物含量的不同，現在生產出的氚管有綠色，紅，藍，黃，紫，橙和白色。
套用
日常套用
由於氚管的發光無需藉助外來的能量輸入，因此常見於高端夜光潛水、軍用手錶上。有些特殊的鑰匙鏈，緊急出口標識上也會用到氚管。早期的轉盤電話上曾經用過氚管，但是由於已經過了多個半衰期，發出的光已經非常微弱，幾乎不可見。極個別的魚餌也會用氚管來吸引魚類。
日常生活中，最常見氚管的地方還是夜光手錶。氚管發出的光非常微弱，在白天幾乎不可見，但是在晚上的能見距離能達到數米。因為氚的半衰期為12.43年，此類夜光手錶上的氚管使用壽命大約是10-20年。在此期間，氚管的光芒會逐漸減弱。超過兩個半衰期，也就是24年後，手錶上的光就非常微弱了。儘管一支手錶上氚的含量非常少，只有不超過10微克，但是由於的氚的價格非常昂貴，使用氚管的手錶往往也比較昂貴。否則氚管的成本就會超過手錶本身的造價。一塊新的手錶，上面的氚管越亮，代表著氚的含量越高，造價也越高。
軍事用途
而氚管則被廣泛運用在戰鬥機駕駛艙的羅盤和軍隊標識上。
極個別的槍枝，例如蘇聯制SVD狙擊步槍上的PSO-1光學瞄準鏡，以及英國制SA80突擊步槍上的SUSAT光學瞄準鏡，將氚管安裝在準星上或瞄準鏡內，幫助射手在光線微弱的情況下射擊目標。但是，這些槍枝上的氚管不會過於明亮以防止暴露士兵的位置。
由於氚管的亮度不可調節，不能適應不同的亮度環境。目前，有一些廠家正在研究用光纖來代替氚管，讓其發出的光芒在白天可見，晚上也不會覺得刺眼。
對人體健康的影響
更多信息：氚
儘管氚具有放射性，但是最近的研究表明，少量的封裝的氚並不足以對人體構成危害。2007年，英國健康保護局的一份研究提到，氚對人體的危害性至少是國際放射防護委員會（ICRP）公布的兩倍。但是由於夜光手錶裡面的氚氣被密封在玻璃管中，外面還有手錶外殼的保護，因此除非手錶外殼破裂，裡面的氚管也損壞，否則對人體的影響是微不足道的。
由於氚管是密封的，氚釋放出的電子流又非常微弱，穿透深度也非常有限。經過手錶機械結構的層層阻隔，已經不足以穿過人的皮膚，對人體造成危害。但是有研究表明，由於軔致輻射，氚會輻射出極其微弱的X射線。如果特殊情況下氚管破裂，氚被人體吸收，還是會有一定的傷害。但是氚的生物半衰期非常短，只有12天。而且每天攝入3-4升的水，還能加快排出氚的生物半衰期。
因此，短時間暴露在氚輻射下是無害的。如果氚管破裂，應該儘快地遠離這塊區域，若是在室內，也要開窗通風排出氚氣。自然界中本身就存在非常微量的氚，大自然也具備讓氚自我衰變的能力。
法律限制
由於氚是製造氫彈等核武器的原料之一，所以氚的使用會牽涉到合法性的問題。儘管製造氫彈需要氚的數量要比一塊配備氚管的夜光手錶里的氚要多得多，但是製造氚管的工廠會處理相當數量的氚。因此如此敏感的原料在使用，銷售方面有諸多的限制。例如生產自發光警示裝置，深海夜光手錶的廠家，根據美國法律第10章，第30、32和110節，其氚的進貨、使用和處理均在美國核管理委員會的嚴格監控之下。除此以外，法律甚至還規定氚的使用和處置必須在幾個特定的州內進行。目前氚管在美國和英國已經大量的銷售，但是仍然處於相關環境衛生部門的嚴格管控之下。在世界其他地方，例如亞洲和澳大利亞，氚管的銷售都是合法的。
