DE1907479U - Selbstleuchtende lichtquelle mit einem leuchtstoff, der durch die von radioaktivem tritium ausgehenden beta-strahlen angeregt wird. - Google Patents

Description

^6427-13.11:9.64

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH., München

"Selbstleuohtender- Leuchtstoff"

Die vorliegende Erfindung betrifft'' einen selbstleuchtenden Leuchtstoff, bei dem der Leuchtstoff durch die von radioaktivem Tritium ausgehenden /3-Strahlen zum Leuchten angeregt iwird₀

Anstelle von Tritium sind zur Verwendung in Leuchtstofflampen auch ·. schon andere Isotope vorgeschlagen worden, wie z.B. Krypton 85, Promethium 147, Thallium 204 oder Strontium 90. Alle diese Stoffe sind jedoch mit großen Nachteiren behaftet, da sie entweder neben der /3-Strahlung noch eine 'schwer abzuschirmende^-Strahlung aufweisen .oder so gefährlich sind, daß ihre Verwendung in Lampen sehr große Vorsichtsmaß-- ,., nahmen erfordern würde oder weil' ihre spezifische Aktivität zu gering ist. Tritium dagegen sendet keine Ύ-Strahlung aus, besitzt die beachtliche Aktivität von 2,5 Curie/cm bei Atmosphärendruck und die sehr günstige Halbwertzeit von 12,3 Jahren. Die vom Tritium ausgehenden / Elektronen haben jedoch nur die verhältnismäßig geringe Snergie von' maximal 18 keV und damit auch nur eine sehr geringe Reichweite beim Durchgang durch Materie j z.B. auch durch das Tritiumgas selbst. Zur Schaffung eines Tritiumleuchtstof-fes mit guter Lichtausbeute und

brauchbarer Leuchtdichte ist es deshalb notwendig, die Tritium-Moleküle bzw. Atome in engen Kontakt mit dem Leuchtstoff zu bringen, und zu b£wirken, daß ein möglichst, großer Anteil der Energie der/3-Strahlung an die Leuchtstoffpartikel abgegeben wird.^

Hierzu ist es "bereits bekannt^ den Leuchtstoff mit einer Tritium-Terbindung, Z₀B₀, einem tritierten Kunstharz, zu mischen. Eine solche; *y -Tritiümverbindung kann entweder aus einer geeigneten organischen Ver** bindung, zoB« einer Kohlenwasserstoffverbindung, hergestellt werden,', indem ein Teil der H>*Atpme durch T*~Atome ausgetauscht wird, oder es kann die Verbindung mittels Tritiumgas oder einer anderen leicht z/u« gänglichen Tritiumverbindung, ζ,Β* T„0 oder Tritiumhalogenid, syn^he*-*· Visiert werden^ Während im ersten Falle nur Verbindungen mit sehf ge« ringer Aktivität gewonnen werden, erfordert die Herstellung von .,festen chemischen Verbindungen mit radioaktiven Stoffen erhöhte- Vorsichtsm&ß*itß'>7 nahmen und einen höheren Aufwands

Weiter ist bekannt, das Tritium als Bestandteil des Leuchtstoffes selbst einzubauen^ wobei man aberjin der Auswahl des Leuchtstoffes praktisch auf organische Stoffe beschränkt ist, die erfahrungsgemäß nicht so stabil sind wie anorganische Leuchtstoffe' und deren Licht« ausbeute durch die zerstörende Wirkung der radioaktiven Strahlung meist recht schnell nachläßt. Ferner ist bereits bekannt, Tritium in Entladungsrohren mit radioaktiver Zündhilfe in einer Metallschicht, ζ.Β» in Zirkonium, zu absorbieren und diese Methode ist auch schon für selbstleuchtende Leuchtstofflampen beschrieben, wobei der Leucht*-» stoff eine dünne Metallschicht trägt, in der Tritium absorbiert ist* Diese Anordnung hat den Nachteil, daß in der dünnen Metallschicht nur geringe Mengen Tritium absorbiert werden können und daß nur die nach einer Seite hin austretende Strahlung auf den Leuchtstoff trifft und somit über die Hälfte der ^^Strahlen nicht zur Anregung des Leucht«* stoffes ausgenutzt wird_e

Diese Nachteile können gemäß der Erfindung dadurch behoben werdenf daß dem Leuchtstoff ein Tritium absorbierendes Metall in fein verteil«* ter Form, ZoB« in Form von Pulvei», zugemischt wird, und dieses Metall mit Tritium beiadeln i6^<. Als geeignete Metalle erwiesen sich z<,B_o ' Titan, Zirkonium, Jüer, Thorium, Tantal, Vanadium_s Palladium, Platin und/oder Nickel. Für das Metall in Pulverform ist eine Korngröße unter

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5 /U zu verwenden. In manchen Fällen ist es auch von Vorteil, die ■ Leuchtstoffmischung beidseitig auf eine tritierte Metallfolie sehr ge«* ringer Dicke (weniger als 10 lufaufzubringen,,

In weiterer Ausbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft er- wiesen, dem Leuchtstpff neben dem Metallgetter für Tritium noch eine organische Verbindung, vorzugsweise einen Kohlenwasserstoff, zuzusetzen, dessen Η-Atome durch T-Atome ganz oder teilweise ausgetauscht sind. Eine solche Anordnung weist den Vorteil auf, daß Leuchtstoffpartikel und mit Tritium beladene feine Metallkörner in dein organischen Material eingebettet und allseitig von diesem eingehüllt sind und:,daß etwa aus dem Metallkorn entweichendes Tritium nicht aus der Leuchtstoffschicht herausdiffundieren kann. Für die Leuchtstoffteilchen in der Kunststoffschicht werden zweckmäßig Korngrößen von unter 25 /U benutzt. Es sind alle an sich bekannten durch/^-Strahlen anregbaren Leuchtstoffe, wie Zinksilikat, Cadmium-Magnesiumsilikat, Magnesium-Aluininium-Silikat, Zinksülfid, Cadmiumsulfid oder Mischsulfide, Zinkorthophosphat, Selenide und/oder Wolframate geeignet. Zur Erzielung besonderer Emissionsverteilungen können mehrere Leuchtstoffe in einer Schicht vereint sein oder es können mehrere Leuchtstoffschichten getrennt, jede mit mit Tritium 'beladenein Metallpulver gemischt, über- oder nebeneinander angeordnet sein.

Erfindungsgemäß erfolgt die Beladung des Gettermetalls mit Tritium

a) durch Elektrolyse. Ein geeignetes Verfahren besteht darin, das Gettermetall als Kathode eines elektrolytischen Prozesses zu verwenden, wobei Tritium als Kation auftritt.

b) durch Tritieren des Gettermetalls oder Metallpulvers in einer Vakuumapparatur mit Tritiumgäs,

c) durch Dehydrieren des Gettermetallhydrids beliebiger Form, z.B. Folien oder, Pulver, im Hochvakuum und anschließendes Tritieren des dehydrierten Gettermetalls mit Tritiumgas, wobei sich ein besonders feinkörniges Material erzielen läßt. Die auf diese Weise geschaffenenbesonders aktiven inneren und äußeren Oberflächen weisen eine_r.

extrem gute Getterfähigkei^ auf. '

Die Erfindung wird nunmehr an'*Hand der Zeichnungen näher erläutert.

__ 4 J;

Figur 1 zeigt eine plattenförmige "beidseitig selbstleuchtende Leuchtstofflampe im. Schnitt.

Figur 2 zeigt die Anordnung derartiger Leuchtplatten zur Anzeige der Schaltstellung eines Schalters im Dunkeln.

Figur 3 stellt eine kolbenförmige^selbstleuchtende Leuchtstofflampe dar.

In Figur 1. ist mit 1 eine Stahlblechplatte bezeichnet, die auf beiden Flächen mit einer weißen Emailschicht 2 belegt ist. Auf die Emailschichten ist die selbstleuchtende Schicht aufgebracht, die aus EÄstharzL 3 besteht, in das Leuchtstoff teilchen 4 und tritiertes Gettermetallpulver eingebettet sind. Das von der Leuchtstoff schicht emittierte Licht tritt entweder direkt aus 'der Leuchtplatt'e aus oder wird von der Oberfläche der emaillierten Trägerplatte reflektiert. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, statt einer einseitig oder doppelseitig mit Leuchtstoffschicht belegten Platte eine Leuchtstoffschicht zwischen zwei durchsichtigen Platten aus Glas oder einem geeigneten Kunststoff -anzuordnen. * Es hat sich gezeigt, daß es günstig ist, die Zahl der Leuchtstoffteilchen beträchtlich größer zu wählen als die Zahl der Metallteilchen. Bei einer zu starken Erhöhung des Metallanteiles besteht die Gefahr, daß zu viele β -Strahlen von ,dsn Metallteibhen absorbiert werden, anstatt den- Leuchtstoff anzuregen. · _s

Die in Figur 1 dargestellte Platte ist noch mit einer Schutzschicht 6 ·/' versehen, die aus Glas oder"einem geeigneten Kunststoff ausgeführt sein kann. ί .

Da s<ich plattenförmige Leuchtstofflampen besonders zur- Anzeige von ^! . Nummern, Buchstaben, Symbolen u.a. in dunklen Räumen oder in verdun*- kelten Führerständen von Fahrzeugen aller Art eignen, ist in Figur 2 die Verwendung einer solche Platte zur Anzeige der im Dunkeln abzule— senden Schaltstellung des Schalters 7 als Beispiel gezeigt. Entsprechend der Schaltstellung erscheint am Fenster 8 ein selbstleuchtendes Symbol, welches durch,Abdecken des übrigen Teils eines Leuchtplattenringes durch eine mit dem Schaltknopf drehbare Schablone freigegeben wird.

Es ist auch möglich, die verschiedenen Schaltstellungen durch, verschie*-· den farbig selbstleuch'teifci'e Platten anzuzeigen indem für die verschie** denen Platten entsprechende Leuchtstoffe oder' Leuchtstoffgemische ver** wendet werden_o Es" .kann aber auch der Leuchtstoffbelag selbst so ange** bracht sein, daß nur die Symbole leuchten, oder es kann die ganze Fla** ehe des Fensters θ mit Ausnahme der sich dunkel abhebenden Symbole leuchten*

Die in Figur 3 gezeigte Leuchtstofflampe wurde durch Zusammenschmelzen des Außenkolbens 9 niit dsm Innenkolben 10 hergestellte Die Innenfläche des Außenkolbens 9 und die Außenfläche des Innenkolbens 10 sind mit einer Schicht 11 aus einem Gemisch von Leuchtstoff und tritiertem Me** . tallpulver in bekannter Weise^versehen, derart, daß sich beide Leuchte stoffschichten nach dem Zusammenschmelzen im Innern des doppelwandigen Glaskolbens befinden« Der Raum 12 zwischen beiden Kolben kann durch entsprechende Abmessungen stark verkleinert werden und evakuiert, vor** zugsweise jedoch mit Tritium von z.«B₆ 600- Torr gefüllt werden«

Die Beladung des in der Leuchtstoffschicht enthaltenen Metalls mit Tritium .geschieht nach ,*■; . ■

a) durch Elektrolyse, z_oB_e des Wasser.isotops TpO, wobei das zu· beladende Metall in geeigneter Weise als Kathode geschaltet ist, während die Anode ZoB_o aus Platin bestehen kann«* Das an der Kathode entweichendeüberschüssige T_?**Gas wird auf gefangen,., zu T_?0 verbrannt, kondensiert- und dem Elektrolyten wieder zugeleitete -

Hach b) wird das zu tritierende Metall im Hochvakuum entgast und an** : schließend mit Tritium beladen. Die geeignete Temperatur beträgt bei einem Gasdruck Von 1 at etwa 500 C und ist umso niedriger, je kleiner der Gasdruck ist und hängt außerdem noch von der Art des Metalles ab.

Hach c) wird das Hydrid des betreffenden Metalls bei umso niedrigerer- ''■ Temperatur dehydriert., je kleiner ^lä'er Gasdruck ist und anschließend bei geeigneter Temperatur trillert. .' __ '·-" ~" -- 'i

." . . ' - A ~t -Patentansprüche ~> _ . ■ i --.

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Claims (6)

Sehutzansprüche

1. Selbstleuchtende Lichtquelle mit einem Leuchtstoff, der durch die von radioaktivem Tritium ausgehenden Beta-Strahlen angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leuchtstoff ein mit Tritium beladenes feinpulveriges Metall, wie Titan, Zirkon, Cer, Thorium Tantal, Vanadium, Palladium, Platin und/oder Nickel mit einer' Korngröße unterhalb 5 p. zugemischt ist.

2. Selbstleuchtende Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff .auf ein mit Tritium beladenes Metall, z»B, eine dünne Folie, aufgebracht ist, ' .

3. Selbstleuehtende Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der"Leuchtstoff und das mit Tritium beladene Mekllpulver in eine transparente Kohlenwasserstoffverbindung, deren Wasserstoffatome ganz oder teilweise durch Tritiumatome austauschbar sind, z.B. einen Kunststoff, eingebettet sind* :

4. Selbstleuehtende Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoffanteil volumenmäßig den Metallanteil um mehr als das Doppelte übertrifft,

5. Selbstleuehtende Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff auf eine Fläche beliebiger Form aufgebracht oder zwischen ebene oder gewölbte Platten eingebracht ist und daß diese Flächen oder Platten gegebenenfalls flexibel sind.

6. Selbstleuehtende Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ~ gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff auf eine Unterlage mit hohem Re- "■ flexionsvermögen, z.B. ein hochglanzpoliertes oder mit weißem Email bedecktes Stahlblech,-aufgebracht ist. _--■'.'

7» Selbstleuchtende Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf eine Unterlage aufgebrachte Leuchtstoff mit einer Schutzschicht,, 2,,B₄, aus Glas oder transparentem Kunststoff, überdeckt ist.

8, Selbstleuchtende:'Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff auf die Innenfläche eines lichtdurchlässigen Hohlkörpers, z_eB_# eines Kolbens oder eines Rohres aus Glas oder Kunststoff, aufgebracht ist«"

9» Selbstleuchtende Lichtquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Leuchtstoff auch auf die Außenfläche eines zweiten kleineren in dem ersten lichtdurchlässigen Hohlkörper eingesetzten Körpers aufgebracht ist.