تکامل درخشندگی در ساعت ها

چرا ساعت ها در تاریکی می درخشند؟

تریتانیوم و سوپر لومینوا Tritium & Superluminova

در قرن گذشته ما به ساعت هایی نیاز داشتیم که بتوانند زمان را حتی در شرایط کم نور یا تاریکی به ما نشان دهند. از اوایل قرن بیستم، مزایا و معایب روش‌های شیمیایی مختلف، روشی را شکل داده است که در آن مواد نورانی می‌توانند روی ساعت‌ها اعمال شوند. ما به تکامل هیجان انگیز شبرنگ های صفحات ساعت ها از رادیوم سمی تا سوپر لومینوا نگاهی می اندازیم.

توسعه ساعت های درخشان از رادیوم به تریتیوم

رادیوم تاریکی را روشن می کند!

در آغاز این تکامل، کشف رادیواکتیویته توسط ماری و پیر کوری و سپس مشاهده این که نمک های فلزی (اورانیوم خالص) دارای رادیواکتیویته بسیار کمتری نسبت به سنگ معدن اورانیوم هستند قرار دارد.

در سال  1898 میلادی رادیوم کشف شد و از قبل مشخص شد که دارای ویژگی های خود نورانی است.

 گویدو پانرای Guido Panerai، پیشگام ایتالیایی در زمینه اپتیک و ساعت، اولین کسی بود که در سال 1914 میلادی حق اختراع فسفر را با نام “رادیومیر” ثبت کرد.

انرژی تولید شده توسط تجزیه رادیواکتیو برومید رادیوم توسط سولفید روی تحریک شده و در نتیجه باعث درخشندگی دائمی فلورسنت شد. از آنجایی که رادیوم نیمه عمر 1622 سال دارد، این به معنای اثر درخشان نسبتا ابدی است که نیازی به “شارژ” ندارد.

پس از جنگ جهانی اول که قبلاً به ساعت مچی کمک کرد تا مورد قبول واقع شود، تقاضای بالایی برای ساعت‌های مستقل از نور و درخشان در تاریکی که می‌توان از آنها برای عملیات دقیق جنگ مدرن استفاده کرد بسیار افزایش یافت.

اختراع ساعت های شبرنگ به معنای موفقیت بزرگی برای پانرای بود و باعث شد تا مجموعه ای از ساعت ها به نام مواد شب تاب نامگذاری شوند. حتی امروزه، هنوز هم امکان خرید یک رادیومیر لومینیسنت فون پانرای درخشان luminescent Radiomir von Panerai البته بدون رادیوم وجود دارد.

آیا ساعت های رادیومی خطرناک هستند؟

با اینکه، ساعت‌های رادیومی برای دارندگان آن‌ها نسبتاً ایمن بودند! زیرا تشعشعات ساطع شده از رادیوم تنها چند سانتی‌متر در هوا بود و قبلاً توسط قاب ساعت مسدود شده بود. اما این در مورد کارگران کارخانه‌هایی که روی ساعت‌های باز شده کار می‌کردند و همچنین با مواد رادیواکتیو تماس داشتند صدق نمی‌کرد.

 به اصطلاح دختران رادیوم از این نظر به شهرت غم انگیزی دست یافتند. این کارگران برس های خود را با لب های خود مرطوب می کردند که در آن زمان معمول بود و بنابراین مقدار زیادی از مواد درخشان رادیواکتیو را جذب می کردند.

این امر منجر به بیماری های شدید مانند سرطان فک و گلو شد. تا به امروز، شایعه ای وجود دارد که استخوان های دختران رادیوم در قبر آنها می درخشد.

 تا دهه 1930 میلادی، لوازم آرایشی، دارویی و حتی مواد غذایی حاوی رادیوم هنوز به طور قانونی فروخته می شدند، زیرا این ماده رادیواکتیو برای مدت طولانی بی ضرر و حتی برای سلامتی مفید تلقی می شد!!

ارتقا از رادیوم به پرومتیوم

بعد از رادیوم، برای مدتی از پرومتیوم Promethium (Pm-147) به عنوان جایگزین رادیوم استفاده شد، استفاده از پرومتیوم بسیار کم خطر تر از رادیوم بود زیرا فقط تشعشات بتا داشت. اما به علت طول عمر کوتاه (فقط دو سال و نیم) مطلوب ساعت سازان نبود.

 اما واقعا چگونه می توان ساعت رادیومی را تشخیص داد؟ اگر یک گیج گایگر در دسترس دارید، این ساده ترین راه برای تشخیص انتشارات رادیواکتیو است. در غیر این صورت، می‌توانید به نشانه‌ها و نوشته‌های مختلف توجه کنید: به عنوان مثال، ساعت‌های رولکس با رنگ رادیوم که تا سال 1963 میلادی تولید می‌شدند، به سادگی روی صفحه عبارت «SWISS» را دارند.

علاوه بر این، رادیوم به دلیل رادیواکتیویته خود روشن است و برخلاف سوپر لومینوا Super-LumiNova نیازی به شارژ از طریق منبع نور خارجی ندارد. اگر ظاهر قدیمی ساعت‌های رادیومی را دوست دارید اما نمی‌خواهید لوازم جانبی رادیواکتیو روی مچ دست خود داشته باشید، بهتر است مانند Fortis Aeromaster ساعت‌هایی با مواد فلورسنت “Old Radium” انتخاب کنید.

این ماده بی ضرر Super-LumiNova است که رنگ قهوه ای ساعت های قدیمی با صفحه های رادیومی را تقلید می کند.

ساعت هایی که در تاریکی بدون تشعشع می درخشند؟

استفاده از گاز تریتیوم و تریتیوم

بنابراین، ماده جدیدی از دهه 1960 میلادی استفاده شد، ایزوتوپ هیدروژن تریتیوم.

 اگرچه تریتیوم دارای تابشگرهای بتا رادیواکتیو است، اما آنها بسیار کوچکتر از رادیوم هستند. تا دهه 90 میلادی، تریتیوم جایگزین توده های نورانی حاوی رادیوم بود. با این حال، همچنان انتقادها وجود داشتند، زیرا تشعشعات رادیواکتیو همچنان وجود داشتند.

توسعه بیشتر GTLS Tritium H3 بود: لوله‌های شیشه‌ای پر از گاز تریتیوم، که نفوذپذیری تریتیوم را بیشتر کاهش داد.

 لوله های کوچک پر از گاز با فسفر پوشانده شدند تا در نتیجه واکنش شیمیایی درخشنده شوند. بسته به پوشش فسفر می توان افکت های رنگی مختلفی ایجاد کرد.

 از آنجایی که هم گاز تریتیوم و هم محصول فروپاشی غیر سمی و فقط کمی رادیواکتیو در نظر گرفته می شوند، فناوری GTLS (منبع نور تریتیوم گازی)، که در درجه اول با نام های تجاری “trigalight” و “Betalight” شناخته می شود، بی ضرر در نظر گرفته می شود.

امروزه ساعت های تریتیوم را می توان با علامت های H3، T و T25 روی صفحه تشخیص داد. لوله‌های شیشه‌ای بوروسیلیکات کوچک پر شده با گاز تریتیوم به‌صورت کاملن بسته مهر و موم شده‌اند و به ‌عنوان مثال به شکل شاخص‌هایی به شکل خط تیره یا علامت‌های دیگر روی صفحه ظاهر می‌شوند.

توسعه Luminova و Super-LumiNova

یک تغییر پارادایم واقعی، توسعه لومینوا Luminova وسوپر لومینوا Super-LumiNova توسط سرمایه‌گذاری مشترک ژاپنی-سوئیسی بین Nemoto & Co Ltd. و RC Tritec Ltd. بود.

 در این فرآیند، الکترون های موجود در رنگدانه های مربوطه از طریق تماس با نور مصنوعی یا نور روز به سطح انرژی بالاتری می رسند. هرچه تحریک کامل تر باشد، درخشش بعدی روشن تر است.

 برخلاف تریتیوم، که نیمه عمر آن تقریباً 12 سال است، این اثر با پوشش Luminova یا Super-LumiNova دائمی است و به میزان ناچیزی از بین می رود.

 باز هم، سازنده ایتالیایی Panerai در این زمینه پیشگام بود و در اوایل دهه 1950 میلادی سری جدیدی از ساعت های مچی به نام Luminor Marina را ارائه کرد که از ماده درخشان خود پانرای “Luminor” استفاده می کرد، ماده ای که بر اساس Luminova و در نتیجه تریتیوم است.

 این ماده درخشان هنوز هم امروزه در ساعت‌ها استفاده می‌شود و ساعت‌های Luminova را در سال 1993 میلادی برای بازار غیرنظامی جالب کرد.

از آنجایی که لومینوا Luminova و سوپر لومینوا Super-LumiNova شامل فرآیند شارژ و تخلیه هستند، درخشندگی به مرور زمان کاهش می‌یابد و نیاز به شارژ مجدد از طریق قرار گرفتن در معرض نور دارد.

درخشش Luminova در تاریکی تنها پس از سه تا پنج ساعت کاهش می یابد، در حالی که روشنایی Super-LumiNova  پس از حدود 15 ساعت شروع به کاهش می کند. استفاده از چنین نورتابی در نهایت به دلیل قوانین سختگیرانه در مورد استفاده و دفع مواد رادیواکتیو به دلایل هزینه و ایمنی غالب شد.

 از آنجایی که ساعت‌های تریتیوم نیز به‌طور بالقوه خطرناک در نظر گرفته می‌شوند، استفاده از تریتیوم در ساعت‌ها سرانجام در دهه 1990 میلادی متوقف شد. از آن زمان، ساعت‌ها با Super-LumiNova ساخته می‌شوند، یک ماده درخشان فسفری خالص که عاری از هرگونه افزودنی رادیواکتیو و بر اساس آلومینات خاکی قلیایی است.

سوپر لومینوا  Super-LumiNova با درخشندگی بالای خود که حدود صد برابر بیشتر از سایر رنگدانه های پس تابش غیرفعال است، متفاوت میگردد و از نظر نحوه عملکرد می توان آن را با یک باتری قابل شارژ مقایسه کرد: اگر ماده شب تاب توسط نور مصنوعی یا طبیعی شارژ شود، می تواند درخشندگی خود را برای چند ساعت در تاریکی بعدی بازتولید کند.

 از آنجایی که رنگدانه های Super-LumiNova فقط درخشندگی محدودی دارند، پس از چند ساعت کاهش می یابد. به دلیل درخشندگی ضعیف، Super-LumiNova C1  که در ابتدا استفاده شده بود، Super-LumiNova C3  جایگزین شده است که با درخشش کمی زرد در طول روز و درخشش سبز شدید در شب مشخص می شود.

 ساعت‌های دارای Super-LumiNova C3 اکنون استاندارد هستند، زیرا در حال حاضر روشن‌ترین نسخه از این ماده درخشان است.