核技术和放射性同位素在照明领域的应用

第 1页 共 2页 消费日报/2007年/4月/26日/第 B03版 照明科技 核技术和放射性同位素在照明领域的应用 中国原子能科学研究院 李大明 我国照明行业的年产值为 1400亿元，出口 80亿美元，是名副其实的世界第一制造大国，但 还不是强国。我国产品的质量与发达国家尤其是与 Philips、OSRAM、GE、NGK等世界著名品牌 相比仍有很大差距，高端产品在国际市场所占份额较少，竞争力不强。究其原因，除创新意识差、 制造设备和生产工艺落后外，材料的质量是影响我国照明产品质量的重要因素。把核技术及同位 素技术引入照明行业，力求协助照明企业提高产品质量档次一直是我们追求的目标之一，经过十 几年的努力已初见成效。 核分析技术在照明行业的应用 我院是中国核工业的发祥地，有 50 多年从事核军工科研的丰厚技术储备。十几年来利用我 院的先进设备及测试手段对世界著名品牌照明产品进行剖析取得了结果，对了解和跟踪国外先进 技术是有益的。 利用中子活化分析技术（核反应堆提供中子）、X 射线荧光分析、液体闪烁技术分析、高纯 锗γ能谱分析、电子探针、电感耦合等离子体质谱分析、光谱分析、化学分析等对 GE、Philips、 OS－RAM等公司的电光源及器件中的电极、金属卤化物、85Kr、3H等进行剖析得到的定量或半 定量结果，对我国照明企业科学合理选材有指导意义。对国外陶瓷金卤灯多晶氧化铝管材进行的 定性和半定量分析得到的结果，可作为国内研发和生产陶瓷管厂家的重要参考依据。通过对电光 源及启辉泡中 85Kr及 3H的检测，可间接获知北美及欧洲产品中放射性物质的真实填充量，对我 国出口产品是否符合欧、美规定的豁免值标准有重要的指导意义。通过对贴牌出口启辉器中 3H 活度的分析，可判断企业在生产过程中 3H 的利用率（氚溶液由我院提供）和对环境可能造成的 影响，帮助企业改造设备完善科学的工作，以保护职工及周边公众的健康。 放射性同位素在照明行业的应用 目前国内外照明行业在电光源及器件生产中使用的主要同位素为钍-232（232Th）、氪-85 （85Kr）和氚（3H或 T）。Philips公司给我们的传真中明确说明，钍、氪-85、氚与汞是影响光源 质量的 A类物质，但它们是目前技术上的不可替代物。 钍是核工业的重要原料。在照明行业主要用于生产 HID电极、电子粉及金卤丸。钍有放射性， 能电离气体，对灯启动有益；金卤丸中含有碘化钍，能提高金卤灯的光效、改善光色、提高灯的 光通维持率、延长灯的寿命。我院生产的日光色金卤灯用金卤丸全部含有碘化钍。 氪-85是核爆炸及核反应堆中铀-235的裂变产物。在金卤灯、大功率汞灯-金卤灯、大功率高 压钠灯、汽车金卤灯、陶瓷金卤灯、UHP灯及电磁感应灯（无极灯）中填加微量氪-85能明显改 善灯的启动性能。自 1998年第八届国际电光源科技研讨会上 GE公司的科学家提出以氪-85作为 金卤灯启动剂的概念以来，国际著名电光源企业纷纷在金卤灯中填加微量的氪-85 用于降低启动 电压。三年多来，我国光源企业通过向灯中填充微量氪-85，灯的启动电压明显降低，电极溅射和 蒸发速率下降，灯的光通维持率和寿命延长，灯的质量档次提高，国际竞争力增强。 我院根据照明企业生产的不同功率、不同管型、不同用途的电光源的差异，研制了十几种不 同比活度的 85Kr-Ar、85Kr-Ne-Ar、85Kr-Xe、85Kr-Kr 启动气体供国内厂家制灯之用，取到很好 的效果。85Kr启动剂在电光源生产中的推广使用对我国光源质量的提升有深远意义。 氚在自然界存量甚微。在美国核试验前，全球总氚量为 1800 克，主要存在于海水中。随着 全球核试验及核反应堆乏燃料元件的后处理，目前全球环境中总氚量约为 190公斤。氚为热核材 第 2页 共 2页 料，批量生产通常是在高通量核反应堆中以 6Li（n，α）3H 反应得到。在照明行业，氚主要用 于荧光灯启辉器跳泡及氚灯生产。目前国内外生产的跳泡，除 OSRAM 使用 85Kr 外，其他公司 均使用氚作为予电离剂，启辉电压下降、启辉时间缩短、启辉次数增加、寿命延长。 核技术和放射性同位素技术在照明行业应用展望 离子束技术是利用注入离子束或中子束于材料表面或进入材料内部增强材料的力学强度或 微观结构的变化得到我们需要的新材料。在信息、微电子学、半导体材料、材料改性等方面有广 泛的应用。用于电光源生产的石英管及多晶氧化铝在点燃过程中的析晶是缩短灯寿命的因素之 一，利用射线束（如 60Coγ辐照或电子辐照）加工对其进行材料改性是值得探讨的课题。在核反 应堆上运用中子嬗变掺杂（NTD）制造 N型高阻硅，电阻率高达 30K?﹒cm，均匀性好、成品率 高，适宜制备高阻材料。离子注入技术对大规模集成电路中芯片加工生产，精细图案高、保真转 移性能独特又经济可行。能否用于 LED芯片的制备值得考虑。 氚灯是黑暗条件下小视野照明的优选光源，它无需电源、无γ辐射、安全、寿命长达 5-8年。 美国、法国、俄罗斯、加拿大、瑞士等国家研发起步早，产品质量好，主要用于军事目的，目前 已发展用于交通路标、手表指针、钓鱼灯等照明之用。氚灯军民两用、需求量大、市场前景非常 好。但氚是受控物质，来源难以保证、技术难点多、国内荧光粉质量差等因素影响，国内批量生 产尚未解决。我院虽然已做出样灯，照度与进口产品相近，但中试乃至大批量生产还需时间。 钍是生产金卤丸及钍钨电极的重要原料。我国钍的储量丰富，但欧美地区资源稀缺，组织力 量对钍进行深加工，既可满足国内需求也可向欧美出口，前景光明。 目前，核技术和放射性同位素产品在照明行业的应用还十分有限，有待核科技工作者和照明 行业同仁共同开拓。