水徒然

水に関する記事・記録・感想を紹介します。水が流れるままに自然科学的な眼で
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放射化現象に係る記載を調べました。(08-22更新 その8:自然界の蛍光性鉱物などの発光)

2011-08-22 | 日記

'11-05-28投稿、強調
 既報までにて海水中の放射性物質からの崩壊放射線によって海水中の共存物質を放射化もしくは励起して、紫外線などの有害放射線を発生する可能性の有無を
調べてきました。

 というのは、以前の投稿で指摘しているように、単に海水温を約1℃程度上昇
(世界平均で約0.5℃)させるだけで、光合成によって
人為的に排出される量の3分の1にあたる年間約20億 トンの二酸化炭素を吸収する植物性プランクトンの減少(60年で40%)につながることに対して?
個人的に疑問を持っているからです。
 異常気象については海水量の多さから0.5℃の
海水温上昇の影響はあると思っていますが゛・・・。

 空気中の場合は水中と比較して、
 空気中の場合は、
残留漏洩放射能侵入宇宙線などからの崩壊放射線によって、励起可能な相応のバンドギャップエネルギーをもつ空気中の水蒸気、ガス、塵埃を放射化もしくは励起してUV-Cレベルの紫外線発光は水中より生じやすいと思われますが、酸素(21%O2)、オゾン層(O3)などによって吸収されるため、その影響は少ないと推察されますが、・・・。
 
水中の場合は、溶存酸素濃度(約10ppm程度)が少ないので、万一?UV-C相当の紫外線が発生した場合は影響が大きいことが懸念されます。
下図参照)
    <紫外線の波長と殺菌効果> <紫外線量と殺菌>


       (google画像検索から引用)      (google画像検索から引用)

既報で記載しました大気中での発光は粒子線などによる
 オーロラ現象が有名であります。 

<オーロラ、オゾンの概略発生位置>

        (google画像検索から引用)

 既報でも記載しましたが、妄想?杞憂かもしれませんことを
予め断っておきます。
 
 原発の早期冷却機能復旧と同様に至急対策していただくことを
 願います。

  既報から、一般的に無機物質のシリカ(SiO2)は絶縁性を示しますが、
バンドギャップエネルギー約8(eV)でUV-C相当の波長約150nmレベルの紫外線を発生させるのかと
想っていましたが、純粋なシリカ(SiO2)での実験では崩壊放射線では紫外線は発生せず着色するのみでありました。

 しかし、工業用紫外線ランプ*1による励起によって可視光線(普通の光)を発生することが判りました。また、水中におけるアーク放電で観察される電子線(ベータ線に相当)によって発光することも可能であることが判りました。

PS:’11ー06ー01
 
この引用文献に記載されていたように、「低温核融合」?につながる技術として、以前着目されていました。SuperX, Japan  Jan 24、1998
<<詳しく見る>> 


          (google画像検索から引用)

*1 紫外線ランプとは

岩崎電気「諸工業等における紫外線技術の導入動向」によれば、
http://www.iwasaki.co.jp/tech_rep/technical/23/
「・・・波長253.7nm および184.9nm による作用であり,微生物の殺菌・不活化技術は前者の波長を利用し,有機物の分解は後者の波長もしくは前者の波長と酸化剤との併用技術を利用したものである。・・・
2.1 紫外線発生源
・・・紫外線を工業的に用いる上で一般的に低圧水銀ランプを使用する場合が多い。
 低圧水銀ランプとは,ランプ管材に石英管を用いランプ管内に水銀と不活性ガス(アルゴンガス等)を封入し,水銀に電子を衝突させることで発生する原子発光により紫外線(波長184.9nm および253.7nm)を発光させるもので(図1),・・・

 またその他の紫外線光源としては,高圧水銀ランプやキセノンランプなどがある。・・・」

上記のシリカが、なぜ、崩壊放射線によって発光しないかは
さておいて、
地殻など自然環境に存在している蛍光(可視光)を発生する鉱物を以下に、調べました。

蛍光性鉱物Fluorescent Mineralsによれば、
<<詳しく見る>>
 ルミネセンスとは 
ウィキペディアによれば、 <<詳しく見る>>
「・・・物質が電磁波や熱、摩擦などによりエネルギーを受け取って励起され、その受け取ったエネルギーを特定波長の光として放出する発光現象を指す。・・・」

「フォトルミネセンス(光発光), 燐光, 熱ルミネセンス(熱発光),
トライボルミネセンス(摩擦発光), カソードルミネッセンス(電子線発光)
(青、紫の短波長の可視光を抽出しました。) 
「・・・
• ウラル硼石 (長UV励起,紫)            CaB2O2(OH)4、・・・
•銀星石 (UV励起,青)            Al3(PO4)2(OH)3・5H2O、・・・
•苦灰石 (個体によりUV励起,摩擦発光)Na2Ca(CO3)2・5H2O、・・・ 
•五水灰硼石 (短UV励起,紫)            CaB2O(OH)6・2H2O・・・
•真珠雲母 (UV励起,青)                  CaAl4Si2O10(OH)2 
•ダイピング石 (UV励起,青)              Mg5(CO3)4(OH)2・5H2O 、・・・
•ニフォントフ石 (長UV励起,紫)          Ca3B6O12・8H2O ・・・」

         
 既報(文末)の地殻を構成している組成(google画像検索から引用)は
 単独の酸化物に換算した成分含有率でありますが、上記のような複雑な組成の複合化合物も微量存在していて、励起*3されて蛍光発光するようです。
*3 励起という現象(クリック)

⇒上記の天然で創造された一種の半導体*4蛍光性鉱物以外に、既報で記載しましたが、人工的に製造するZnS、Y2O3、ZnSなどの蛍光体がありますが、 今回、引用文献から抽出した青色、紫色発光(波長約400nm)の蛍光性鉱物から放出される光の発光スペクトルには分布がありますので、ブロードなスペクトルの一部に波長が短い紫外線(UV-Aレベルの315~380nm相当の波長)が存在することが推察されます。
 既報(その5-2)で記載しましたダイヤモンド(Eg約6eV)の235.7nmの紫外線発光スペクトルの例(引用:産総研)を以下に示しました。

 ダイヤモンドは下図では絶縁体に分類されていますが、バンドギャップエネルギーより大きなエネルギーをもつ紫外線を吸収して励起して発光しているようです。

<ダイヤモンドのバンドギャップ>
下図に記載されている半導体は太陽光発電用のようです。
 
           (google画像検索から引用)
産総研
紫外線発光素子を試作、波長235nmの紫外線発光に成功
<<詳しく見る>>
「・・・ダイヤモンドは高い熱伝導率や絶縁耐圧をはじめとする優れた特性を持ち、半導体としても電子や正孔の移動度が非常に高いため、これらの特性を生かした電子デバイスへの応用が期待されている。特にパワー素子や短波長発光素子では、原理的に各種半導体中最高の性能が期待できるため、国内外の研究機関で研究開発が進められている。・・・」
に記載されているダイヤモンドによる紫外線発光のスペクトルを以下に引用しました。

<ダイヤモンドを紫外線によって励起させ発光した
   フォトルミネセンスのスペクトル分布>

   UV-C(100~280nm相当)の発光↑

崩壊放射線から波長の短い蛍光X線、紫外線(UV-C相当)を発生させる上記の鉱物以外で自然界で考えられる共存物質(例えば、Na+1イオンなどの陽イオン、SO4+2など陰イオン、AgI3、CuI3、CH3I、・・・)などあるのだろうか?

 また、環境中での再臨界による中性子線などさまざまな崩壊放射線によるによるさまざまな反応、例えば水自身および水に溶存しているガス(酸素、CO2、窒素、水素、・・・)による放射化もしくは励起反応による発光現象などに着目して調べる予定です。


 



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