Đồ dạ quang hiện đại như sao dán trần, kim đồng hồ, biển thoát hiểm phát sáng nhờ chất lân quang, phổ biến nhất là stronti aluminat pha europi. Chất này hấp thụ ánh sáng rồi nhả ra từ từ trong nhiều giờ, hoàn toàn không phóng xạ, an toàn khi dùng đúng cách. Nỗi sợ "đồ dạ quang có phóng xạ" bắt nguồn từ sơn radium đầu thế kỷ 20, loại đã bị bỏ từ lâu nhưng vẫn còn trên một số đồng hồ, đồng hồ đo cổ.
Huỳnh quang, lân quang và hoá quang: ba kiểu phát sáng
Không phải thứ gì phát sáng trong tối cũng giống nhau. Có ba cơ chế hay bị nhầm:
| Kiểu | Năng lượng lấy từ đâu | Thời gian sáng | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Huỳnh quang | Ánh sáng chiếu vào, thường là tia cực tím | Tắt gần như ngay khi ngừng chiếu | Áo phản quang dưới đèn tím, bút dạ quang, vạch chống giả trên tiền |
| Lân quang | Ánh sáng chiếu vào trước đó, được "tích" lại | Vài phút đến nhiều giờ sau khi tắt đèn | Sao dán trần, kim đồng hồ, biển thoát hiểm dạ quang |
| Hoá quang | Phản ứng hoá học | Đến khi hết chất phản ứng | Que phát sáng bẻ gập, ánh sáng đom đóm (sinh học phát quang) |
Tiếng Việt hay gọi chung là "dạ quang", đôi khi cả bút highlighter cũng được gọi là bút dạ quang dù nó chỉ huỳnh quang. Bài này nói chủ yếu về lân quang, thứ thực sự sáng trong bóng tối mà không cần pin.
Ánh sáng bị giữ lại rồi thả ra từ từ
Khi ánh sáng chiếu vào chất lân quang, một số electron trong vật liệu nhận năng lượng và nhảy lên mức năng lượng cao hơn. Ở chất huỳnh quang, electron rơi ngay về chỗ cũ và nhả ra ánh sáng trong tích tắc. Ở chất lân quang, vật liệu có những "bẫy" do các nguyên tố pha tạp tạo ra. Electron rơi vào bẫy và mắc kẹt ở đó.
Nhiệt độ phòng cung cấp đủ năng lượng để thỉnh thoảng một electron thoát khỏi bẫy, quay về và phát ra một hạt ánh sáng. Vì electron thoát ra dần dần, ánh sáng nhả ra kéo dài nhiều giờ, sáng mạnh lúc đầu rồi yếu dần. Đây là lý do sao dán trần sáng rực ngay khi tắt đèn và mờ hẳn lúc nửa đêm.
Chất lân quang không tạo ra năng lượng. Nó chỉ trả lại một phần ánh sáng mà nó đã nhận. Không được "nạp" sáng thì nó không sáng.
Từ kẽm sulfua đến stronti aluminat
Thế hệ cũ: kẽm sulfua pha đồng
Trong phần lớn thế kỷ 20, chất lân quang phổ biến là kẽm sulfua pha một lượng nhỏ đồng, cho ánh sáng xanh lục. Nó rẻ nhưng sáng yếu và tắt nhanh, chỉ khoảng vài chục phút là mờ hẳn. Nhiều đồ dạ quang rẻ tiền vẫn dùng loại này.
Bước ngoặt năm 1993
Đầu thập niên 1990, công ty Nemoto ở Nhật Bản phát triển chất lân quang mới trên nền stronti aluminat pha europi và dysprosi, đăng ký sáng chế năm 1993 và bán dưới tên LumiNova. Loại này sáng hơn kẽm sulfua nhiều lần và kéo dài nhiều giờ. Nó nhanh chóng thay thế các chất cũ trên kim đồng hồ, biển báo an toàn, đồ dùng gia đình. Các tên thương mại như Super-LumiNova trên đồng hồ Thuỵ Sĩ, hay LumiBrite của Seiko, đều dựa trên họ vật liệu này.
Stronti aluminat không chứa chất phóng xạ. Stronti ở đây là stronti bền tự nhiên, không phải đồng vị stronti-90 phóng xạ hay được nhắc trong các bài về sự cố hạt nhân. Hai thứ cùng tên nguyên tố nhưng khác hẳn về bản chất.
Sơn radium: phần lịch sử cần biết
Trước khi có chất lân quang mạnh, muốn kim đồng hồ sáng suốt đêm mà không cần nạp sáng, người ta dùng một mẹo: trộn kẽm sulfua với một lượng nhỏ radium. Bức xạ từ radium liên tục kích thích kẽm sulfua, nên sơn tự sáng mãi. Loại sơn này xuất hiện từ đầu thế kỷ 20, phổ biến mạnh từ thập niên 1910, và được dùng rộng rãi cho mặt đồng hồ, đồng hồ đo trên xe cộ, máy bay, công tắc.
Những cô gái radium
Trong thập niên 1910 và 1920, ở Mỹ, hàng trăm công nhân nữ được thuê vẽ số lên mặt đồng hồ bằng sơn radium tại các nhà máy ở New Jersey, Illinois và Connecticut. Để vẽ nét mảnh, họ được hướng dẫn liếm đầu cọ cho nhọn. Mỗi lần như vậy, một lượng nhỏ radium đi vào cơ thể. Radium có tính chất hoá học gần giống canxi nên tích tụ trong xương. Nhiều người về sau bị hoại tử xương hàm, thiếu máu, ung thư xương.
Các vụ kiện cuối thập niên 1920 và thập niên 1930 khiến công chúng biết đến họ với tên gọi "những cô gái radium" (Radium Girls). Câu chuyện góp phần thay đổi luật an toàn lao động ở Mỹ và cung cấp dữ liệu quan trọng cho ngành an toàn bức xạ. Cuốn sách The Radium Girls của Kate Moore kể lại chi tiết câu chuyện này.
Từ giữa thế kỷ 20, radium dần được thay bằng các nguồn ít nguy hiểm hơn như promethi-147 rồi tritium, và cuối cùng là chất lân quang không phóng xạ. Ngày nay sơn radium không còn được dùng cho hàng tiêu dùng.
Đồng hồ cổ có sơn radium: nên làm gì
Nếu bạn có đồng hồ, la bàn hay đồng hồ đo cũ từ trước khoảng thập niên 1960 với số và kim phát sáng, có khả năng đó là sơn radium. Một dấu hiệu là lớp sơn đã ngả màu vàng nâu và không còn sáng nữa. Kẽm sulfua bị bức xạ làm hỏng dần sau vài chục năm, nhưng radium-226 có chu kỳ bán rã khoảng 1.600 năm, nên vật vẫn còn phóng xạ dù không còn phát sáng.
Đừng hoảng. Lượng bức xạ phát ra khi bạn đứng gần một chiếc đồng hồ đóng kín thường nhỏ. Rủi ro chính là khi sơn bị bong, thành bụi, rồi đi vào cơ thể qua đường ăn uống hoặc hít thở. Vài nguyên tắc đơn giản:
- Không mở mặt kính, không cạo, không chà sơn. Đây là việc quan trọng nhất.
- Không đeo sát da hằng ngày, không để trẻ chơi. Cất trong hộp kín, đặt ở nơi ít người ở lâu như tủ kho, không đặt đầu giường.
- Không cất nhiều món trong một hộp kín ở phòng bí. Radium phân rã sinh ra khí radon, nên khu cất giữ cần thông thoáng.
- Rửa tay sau khi cầm, nhất là nếu thấy có bụi sơn.
- Muốn kiểm tra hoặc thải bỏ, hãy hỏi cơ quan chuyên môn. Ở Việt Nam là Cục An toàn bức xạ và hạt nhân. Không vứt chung rác sinh hoạt.
Thợ sửa đồng hồ chuyên nghiệp làm việc với đồng hồ cổ có quy trình riêng để tránh hít bụi sơn. Người nghiệp dư không nên tự thay mặt số cũ.
Tritium: phát sáng không cần nạp
Một số đồng hồ, la bàn, ống ngắm hiện đại sáng liên tục suốt nhiều năm mà không cần nạp. Chúng dùng những ống thuỷ tinh siêu nhỏ chứa khí tritium, đồng vị phóng xạ của hydro, mặt trong phủ chất lân quang. Tritium phát bức xạ beta rất yếu, không xuyên qua được thành ống thuỷ tinh. Khi ống còn nguyên, rủi ro với người dùng là rất thấp. Tritium có chu kỳ bán rã khoảng 12,3 năm, nên độ sáng giảm còn một nửa sau chừng ấy năm. Ống bị vỡ thì không nên tự xử lý.
Dùng đồ dạ quang hiện đại an toàn và sáng lâu
- Nạp sáng đúng cách: chất lân quang hấp thụ tốt nhất ánh sáng có nhiều thành phần xanh và tím: ánh nắng, đèn LED trắng, đèn tím. Ánh đèn vàng nạp kém hơn.
- Không ăn, không ngậm: đồ chơi dạ quang an toàn khi dùng bình thường, nhưng bột lân quang không phải thức ăn. Trẻ nhỏ cần được trông chừng với đồ chơi nhỏ có thể nuốt.
- Chọn sản phẩm có nguồn gốc: với đồ chơi trẻ em, ưu tiên hàng có thông tin nhà sản xuất và hợp chuẩn đồ chơi.
- Sơn dạ quang tự pha: làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đeo găng và khẩu trang khi trộn bột để tránh hít bụi mịn.
Góc nhìn hôm nay: biết lịch sử để không sợ nhầm
Câu chuyện dạ quang cho thấy cùng một hiệu ứng nhìn thấy được, ánh sáng trong bóng tối, có thể đến từ những nguồn rất khác nhau về độ an toàn. Không thể nhìn ánh sáng mà biết nó có phóng xạ hay không. Cách nhận biết đáng tin là tuổi đời, nguồn gốc của vật và, khi cần, một phép đo bằng thiết bị phù hợp.
Biển chỉ dẫn thoát hiểm dạ quang trong toà nhà, hành lang, cầu thang là ứng dụng có ích nhất của stronti aluminat: khi mất điện vì cháy, chúng vẫn sáng đủ để người ta tìm lối ra. Lần tới đi trong toà nhà, hãy để ý những dải sáng mờ dưới chân cầu thang, chúng đang tích ánh đèn suốt cả ngày để chờ một lúc cần đến.
Câu hỏi thường gặp
Đồ dạ quang có phóng xạ không?
Đồ dạ quang hiện đại như sao dán trần, biển thoát hiểm, kim đồng hồ mới dùng chất lân quang stronti aluminat, không có phóng xạ. Chỉ đồ cổ dùng sơn radium, thường trước khoảng thập niên 1960, và các ống tritium kín mới có chất phóng xạ.
Vì sao đồ dạ quang phát sáng trong bóng tối?
Chất lân quang hấp thụ ánh sáng, giữ electron lại trong các "bẫy" năng lượng rồi nhả ra từ từ dưới dạng ánh sáng. Nó chỉ trả lại phần ánh sáng đã nhận, không tự tạo năng lượng.
Huỳnh quang và lân quang khác nhau thế nào?
Huỳnh quang phát sáng khi đang được chiếu sáng và tắt gần như ngay khi ngừng chiếu. Lân quang tiếp tục phát sáng trong vài phút đến nhiều giờ sau khi tắt đèn.
Đồng hồ cổ có sơn radium có nguy hiểm không?
Đồng hồ còn đóng kín thường chỉ phát lượng bức xạ nhỏ. Rủi ro chính là khi sơn bong ra thành bụi và đi vào cơ thể, nên không mở, không cạo, cất nơi thông thoáng và hỏi cơ quan chuyên môn khi cần thải bỏ.
Những cô gái radium là ai?
Đó là các nữ công nhân Mỹ thập niên 1910–1920 vẽ số đồng hồ bằng sơn radium và được dặn liếm đầu cọ cho nhọn. Nhiều người bị nhiễm radium nặng, và các vụ kiện của họ góp phần thay đổi luật an toàn lao động.
Làm sao để đồ dạ quang sáng lâu hơn?
Nạp sáng bằng ánh nắng, đèn LED trắng hoặc đèn tím trong vài phút đến vài chục phút. Chất stronti aluminat cho độ sáng mạnh và lâu hơn nhiều so với loại kẽm sulfua cũ.
