Для подсветки различных объектов вовсе не обязательно применять электрическое освещение. Можно попробовать использовать светящиеся вещества – люминофоры.
Что такое люминофор
Люминофорами называют вещества, которые не светятся сами по себе, но при определенном воздействии (возбуждении) преобразовывают попадающую в них энергию в световую. Это свечение носит нетепловой характер (то есть, нагрев вещества для генерации светового излучения не требуется, хотя иногда и происходит, как побочный эффект).
Химический состав и вред люминофора
Первые люминофоры создавались на основе фосфора. Фосфор является вредным веществом. При испарении раздражение слизистые оболочки носа, глаз, рта. В больших концентрациях – химические ожоги. При попадании внутрь вызывает общее отравление организма вплоть до летального исхода.
После открытия явления радиации, но до изучения ее вредного воздействия, светоизлучающие материалы делали на основе радиоактивных веществ. Хотя в тех концентрациях они не могли вызвать острую лучевую болезнь, но действовали на организм вредно, с накопительным эффектом.
Специальность: Проектирование и монтаж изделий электротехники.
Реакции организма на люминофоры могут быть индивидуальными. Например, у некоторых людей даже относительно нейтральные вещества могут вызывать аллергические реакции.
Виды и сфера применения люминофоров
По реакции на возбуждающее воздействие люминофоры делят на:
- флюоресцирующие;
- фосфорецирующие.
Вещества, относящиеся к первой категории, прекращают свечение сразу, как только прекращается внешнее воздействие. Фосфорецирующие препараты сохраняют свечение еще некоторое время.
По химическому составу все люминофоры можно разделить на два больших класса:
- Органические.
- Неорганические.
И те, и другие вещества синтезируют искусственно. В органических препаратах светятся отдельные молекулы, а в органических – кристаллы целиком.
Неорганические люминофоры применяются большей частью в технике:
- в люминесцентных лампах;
- в кинескопах телевизоров и осциллографов;
- для подсветки шкал, циферблатов и стрелок приборов и часов;
- в индикаторах радиоактивного излучения;
- в других устройствах.
Органические вещества больше используются для бытовых целей:
- изготовление светящихся красок и лаков;
- подкрашивающих добавок в полимерную глину;
- создания световых эффектов.
Органические подсветки можно использовать и в других бытовых целях, а также для проведения неразрушающей диагностики металлических конструкций.
Существуют и другие виды люминофоров. Например, вещества, способные излучать фотоны во время химических реакций. Явление химического свечения называется хемилюминесценцией.
По типу возбуждения светящиеся препараты делят на:
- Фотолюминофоры – класс веществ, возбуждаемых видимым или ультрафиолетовым светом.
- Электролюминофоры – светятся под воздействием переменного электрического поля.
- Катодолюминофоры – излучают видимый свет за счет кинетической энергии потока электронов, применяются в электронно-лучевыз трубках (кинескопах) и т.п.
- Рентгенолюминофоры – возбуждаются при облучении электромагнитным излучением рентгеновского участка спектра, применяются при рентгенографии в медицине и технике.
- Радиолюминофоры светятся под воздействием α, β или γ-излучения, применяются для обнаружения радиации.
В быту практически всегда речь идет о фотолюминофорах, которые возбуждаются видимым светом и некоторое время потом могут самостоятельно светиться (флюоресцировать). Потом яркость свечения падает и вещество требует световой «подзарядки».
В бытовых условиях встречаются и люминесцентные лампы, возбуждение которых происходит под действием ультрафиолета (их колба изнутри покрыта флюоресцирующим составом). По тому же принципу действуют некоторые светодиодные светоизлучатели. Кристалл светодиода генерирует ультрафиолетовый свет (в некоторых случаях – видимый). Этот свет заставляет светиться люминофор, которым покрыт корпус полупроводникового прибора. Некоторые цвета излучения (включая белый) можно получить только таким способом.
Многие встречали на часах или стрелочных приборах подсветку цифр, шкал и стрелок. Это тоже область применения фотолюминофоров.
Чем отличается люминол от люминофора
Иногда происходит путаница – смешиваются термины люминофор и люминол. На самом деле люминофоры – это общее название светящихся веществ, механизм свечения которых может быть различным. К классу люминофоров относится вещество люминол – органическое соединение, способное к хемилюминесценции. При химическом взаимодействии с некоторыми веществами он излучает синий цвет.
Хемилюминесценцию люминола вызывает, например, гемоглобин, содержащийся в человеческой крови. Это определяет основную область применения люминола – в криминалистике (для обнаружения следов крови) и в медицине и биологии для исследования на клеточном уровне.
Можно сделать вывод – люминол является одним из множества люминофоров.
Как пользоваться порошком для покраски
Люминофор для бытовых целей может выпускаться в виде готовых красок, а также в виде нерастворимого светящегося порошка. Это наиболее универсальная форма для широкого круга применения (включая самостоятельное изготовление светящихся лаков и красок).
Подобный фосфорецирующий люминофор представляет собой нерастворимый светящийся порошок в виде зерен, размером от 15 до 50 микрометров (мкм). Размер зерна определяет яркость послесвечения – чем больше размер, тем ярче светится препарат после световой «зарядки». Но и тем сложнее получить равномерное покрытие, а в некоторых областях препараты с большим размером зерна применять невозможно.
Порошковый люминофор делают на основе алюмината стронция, и производители утверждают о его полной безвредности для людей и животных. Но для изменения цвета светоизлучения в исходный препарат добавляются красящие пигменты, а они могут быть вредны или аллергенны.
Дальше надо подготовить прозрачный лак. В него добавляют порошок и тщательно перемешивают. Идеальной пропорцией считается 70% лака и 30% порошка, но если нужно покрытие с иными свойствами, здесь открыт простор для экспериментов. Можно добавить немного красящего пигмента для корректировки цвета и растворителя для корректировки густоты получившейся краски.
Применение и хранение состава не отличается от применения и хранения исходного лака-основы.
Самостоятельное изготовление
Если готовый порошок приобрести не удастся, можно сделать самодельный люминофорный состав из доступных ингридиентов. Понадобятся порошкообразный хвойный концентрат (можно приобрести в аптеках или магазинах бытовой химии, но не путать с жидким экстрактом) и борная кислота также в виде порошка (продается в аптеках).
Препарат на основе хвои разводится в воде примерно 1 к 50 до получения раствора светло-желтого цвета. В термостойкую посуду (из стекла или фарфора) надо положить 2-3 грамма борной кислоты и добавить несколько капель раствора хвойного концентрата и все перемешать до образования однородной массы.
Получившуюся пасту надо постепенно нагреть до закипания и испарения воды, а затем до расплавления осадка. После остывания получится твердая масса, которую надо растереть в порошок. Этот порошок можно использовать для приготовления светящихся лаков.
Интенсивность свечения самодельного препарата будет зависеть от соотношения компонентов. Это соотношение можно подобрать опытным путем. Еще можно «поиграть» с красящими пигментами и текстурой порошка – для любителей экспериментов полет фантазии ничем не ограничен.
