能发光的夜光表盘之间都有什么差异？浅谈夜光手表的发光原理和进化史

夜光表盘实际上是一种妥协。一方面，我们希望能够在黑暗中感知时间。另一方面，我们也希望夜光表盘能够延缓老化，因为许多发光材料的固有性质，它们迟早会变暗到无用的程度，根据实际情况，如果需要保持夜间表盘的易读性，通常会更换表盘和指针 - 但是，一款复古腕表的高价值取决于所有部件是不是保持原貌，虽然可以在晚上继续看手表的美丽夜光，但同时你会摧毁了它的投资价值。

这是收藏家们最感兴趣的主题之一，然而，现在仍然存在对发光材料实际如何工作情况的普遍误解。了解发光表盘的历史，并掌握基于黑暗中发光涂料背后的基本化学和物理知识，可以在识别原装或更换原件时帮助发烧友更清晰的了解自己的需求，同时也可以了解如何安全地处理有害的材料。

材料在黑暗中发光的能力称为磷光，这是光致发光的特殊情况。光致发光是冷发光的一种，指物质吸收光子（或电磁波）后重新辐射出光子（或电磁波）的过程。虽然光致发光的精确量子力学描述是复杂的，但基本思想很简单：如果某种物质中的原子绕一个物质吸收光子，它将被激发到更高的能量状态，当电子"松弛"到它的基态的时候，它发出一个我们看作可见光的光子。

我们大多数人都熟悉的两种类型的光致发光是荧光和磷光。荧光材料倾向于非常快速地发射吸收的能量 - 只要有光源激发材料（通常被称为"氖"着色），它们就会发光，但发射的发生时间仅以纳秒伟为单位，所以一旦光源被移除，它们就会变暗。任何使用紫外灯的人都会看到材料发出荧光。

然而，荧光材料并不适用于表盘;对于该应用，您需要磷光材料。磷光材料，如荧光材料，吸收光源中的光子，并将这些光子重新发射为光，但它们非常缓慢 - 在数小时的时间内，用于表盘的磷光涂料。这是因为在磷光材料中，受激电子处于特殊的能量状态，其中光子的再发射将"禁止"能量转换。尽管如此，这些转变仍然会发生，但因此被困光的泄漏比荧光材料慢得多。

为了发生磷光，你需要一个能量来源和一个所谓的"荧光粉" - 一种吸收和重新发光的材料。我们来看看实际上如何运作的：镭涂料实际上是自发光的 - 当新涂时，它不需要外部能源，因为激发能量来自涂料中镭粒子发出的辐射。镭主要发射α粒子（两个质子和两个中子），但它也是一个γ发射体（高能光子），它的一些衰变产物发射β粒子（高能电子或正电子）。镭本身发光较弱，因此它与放射性发光涂料中的荧光粉结合 - 硫化锌，它通常与"掺杂"金属结合，产生特定的颜色。

镭涂料存在两个问题：第一个是化学效应不稳定，第二个是放射危害性。首先考虑第二个问题，除了与镭本身有关的危险之外，镭会衰变为氡气，氡气是一种强烈的致癌物质，每年造成数千人肺癌死亡（来自天然的氡）。最近的一项研究表明，镭表盘的氡气在某些情况下会累积到潜在的危险水平。

另一个问题是来自镭的辐射会使硫化锌发生化学分解（这种方式类似于太阳光中的紫外线辐射导致普通油漆，乙烯基树脂和其他塑料等材料变质的机理）。镭表盘通常会在几年到几十年的时间内失去在黑暗中发光的能力。

这是收藏家最关心的问题，如果手表发光材料使用原始的镭表盘和/或指针，那些组件应该引出盖革计数器（一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线和X射线)强度的记数仪器。）。如果是真正的镭表盘，镭表盘在使用盖革计数器进行测试时，绝对不会产生信号。收藏家直到最近才开始用Geiger计数器开始测试所谓的镭表盘和指针，并且有些人得到了令人惊奇的结果。假如表盘已经有几千年的历史，那么本来应该有镭的表盘的手表就不会引起盖革计数器的反应。

当然，假冒镭表盘的经济动力非常强烈，没有什么可以阻止一个不道德的经销商滥用镭手表和表盘产生虚假信号（例如，旧时钟或低价值手表）。

镭涂料在黑光/紫外线手电筒下的表现如何？你可能会得到一些荧光，这取决于涂料的年限和荧光粉的劣化程度，但是一旦你取下光源，发光就会很快消失。

劳力士6542 GMT Master是一个有趣的例子，它发布了一个带有镭数字的胶木表圈。由于表圈发出的过度辐射，劳力士不得不召回手表并更换表圈，因此原装表圈的6542手表极为罕见。但是，如果表圈是原装的，它基本上就像手表制作那样具有放射性 - 对任何拥有手表的收藏家来说都是一个重大的危险信号。

在镭涂料发明之后的几十年（1908年），这种东西对于一般用途来说太危险了，因此对替代品的研究开始变得很有必要。一项研究探讨了危险性较低的放射性物质用作兴奋剂的潜力。 Pro仅发射β粒子，能量比镭低，所以通常认为它更安全;它也不会导致磷光体快速地分解。 Seiko精工是一家使用pr-147作为催化剂的制造商; pr的半衰期仅为2-62年，因此任何pr的表盘都只会微弱地发生辐射反应。

像pr一样，氚是一种低能β发射体;与pr不同，它具有更长的半衰期 - 12。32年，这使其成为钟表盘等长期应用的更好刺激物。氚是一种放射性氢，氚充气荧光灯不仅用于手表，还用于驾驶舱仪器和瞄准器等各种用途。用于表盘的两个最着名的氚气管品牌是Ball和Luminox。

用于手表表盘和指针的氚涂料将随着时间的推移失去光致发光的能力，尽管与pr一样，磷光体的降解将发生得更慢，因为氚是一种更弱的辐射源。由于氚具有相当短的半衰期，并且是相对较弱的辐射源，老化的氚手和表盘在盖革计数器上应该几乎没有反应，尽管它们仍然会在紫外线/黑光下发出比较强烈的荧光。与镭表盘一样，当灯关闭时，荧光会迅速消失。

我们上面提到过，在寻找比高危害镭颜料更好的解决方案时，有几个研究方向 - 较低水平的发射器是一个答案，但更好的解决方案是不使用放射性激发剂所有。为了摆脱这种局面，需要一种能够在暴露在光线下几个小时后发光的荧光粉 - 这将成为一种"光库"，以一种有节制的方式释放储存的能量，这就是Luminova-Luminova由Nemoto＆Co。于1993年在日本发明，1998年，RC-Tritec AG与Nemoto合作成立瑞士LumiNova AG，为瑞士制表业提供服务。

与辐射发光材料不同，例如使用镭，氚和pr的油漆和颜料，Super-LumiNova根本不使用激发剂。相反，它采用了一种称为铝酸锶的材料，这是一种非常有效的荧光粉，一旦充电，最初会发出非常明亮的光，并在此后数小时内强度减弱。 （对于铝酸锶是有效的磷光体，它必须与铕，一种无毒，无放射性的化学元素结合）。

铝酸锶是一种比硫化锌更有效的荧光粉 - 它的亮度大约高出十倍，发光时间长十倍，颜色可以在绿色和蓝色的各种色调之间变化，蓝色据称是可以产生最长发光时间的颜色，绿色则可提供更好亮度。与辐射发光材料相比，Super-LumiNova的缺点当然是它的亮度逐渐消失，直到它被另一次曝光再充电。尽管如此，相对于辐射发光解决方案的永远在线发光（这是Luminox和Ball的吸引力的一部分），这是材料的缺点。您还可以使用Super-LumiNova获得一些相当高的令人惊叹的视觉效果，它们具有比使用辐射发光颜料更好的持久性; Bovet在Récital22GrandRécital中使用了这种材料，在其与Black Badger合作版中也使用在了MB＆F手表中。

除了它的光度随着时间的推移而减少之外，Super-LumiNova似乎是夜间能见度问题的近乎理想的解决方案。至少到目前为止，铝酸锶是高度稳定的磷光体，Super-LumiNova表盘似乎没有遭受辐射发光材料的逐渐的磷光体降解特性。它会受到水分的不利影响，因此高湿度气候可能会引起一些问题，但一般来说，Super-LumiNova和其他基于铝酸锶的颜料很可能在一定时期内被长期而广泛的使用。 目前Super-LumiNova究竟能保持多久发光的能力还不清楚 - 假设阳光最终可能导致材料破裂似乎是安全的，老式手表热潮告诉了我们一个道理，那就是没有任何东西会永远存在;但总的来说，它似乎是一种非常耐用的材料。

文章最后，我想告诉大家，粗算下来，瑞士近千座建筑物可能因为时钟的镭射线而受到污染。请牢记，如果您正在尝试使用镭来调试老式手表的原始发光性，盖革计数器是必须要使用的 ，但也要记住它不会保护您免受肆无忌惮的卖家在非镭表盘和指针上添加镭，这些会对您的身体造成无法逆转的伤害。