托帕石的辐照处理方式及应用场景

托帕石的辐照处理可以使用γ射线源，也可以用电子加速器高能粒子，或者用反应堆中子。其效果不尽相同，后处理工艺也不相同。

1.使用钴（60）γ射线源辐照处理托帕石

实验证明，用钴（60）γ射线源辐照托帕石后不产生放射性。当钴（60）γ射线源的强度在2万～32万Ci时，辐照时间应当在20～60d，辐照源强度越大，辐照时间越长，效果越好，颜色越深（但实验证明辐照时间加长到一定程度后，继续辐照不会使颜色进一步加深或加深不多）；托帕石累计吸收剂量在2000Mrad以上时，才能使托帕石最终成浅蓝色（实验证明，1000Mrad的辐照剂量不能使托帕石变蓝）；辐照后的托帕石是黄棕色—褐色，经过热处理后变成浅蓝色（图5-16）；热处理温度随辐照剂量的增加而提高，2000Mrad时，热处理温度为230℃（200℃时有褐色残留）；3000Mrad时为240℃（加热恒温时间均为2.5～3h）。

图5-16　托帕石的辐照处理

（左为原色，中为辐照处理后的颜色，右为热处理后的颜色）（高秀清 赠）

2.使用4MeV加速器辐照处理托帕石

4MeV加速器辐照托帕石的时间只要几天（1个星期左右），经辐照处理后托帕石没有放射性。辐照后要进行热处理，热处理温度为270～280℃。颜色比用γ射线源辐照处理的好，大约有15%深蓝色、75%中等蓝色、10%浅蓝色。

3.使用10MeV以上的加速器辐照处理托帕石(www.xing528.com)

10Me V以上的加速器，由于射线的能量大，托帕石样品会产生两种色心：蓝色色心和蓝紫色色心，颜色比较深，国外称为“天空蓝”。在辐照中会产生高温，需要用水冷却，故不需要另外进行热处理。辐照处理后的托帕石带有人工放射性，要用放射性测量仪器进行监测，只有在放射性比活度处于豁免限值以下时才可使用。

4.使用反应堆中子辐照处理托帕石

用反应堆中子辐照托帕石时要选好辐照孔道，一般选择中子通量为5×1012n/（cm2·s）的孔道，对无色托帕石进行辐照处理后，可以获得颜色稳定的蓝色托帕石。其特点是辐照效率高，颜色深，不需要热处理就能得到深蓝色，国外称为“伦敦蓝”，但带有灰色色相。如果再进行一次热处理，加热温度为400℃，可以提高蓝色的亮度（明度）。反应堆辐照处理的托帕石有人工放射性，需要放置相当长的时间，让放射性比活度降低到豁免限值以下才可使用。

5.联合使用反应堆中子辐照与电子加速器高能粒子辐照处理托帕石

如果联合使用反应堆中子与电子加速器高能粒子辐照托帕石，效果最好，可以得到最深的蓝色。

6.辐照处理后蓝色托帕石的颜色稳定性

辐照处理后的蓝色托帕石“通过褪色模拟实验”及近5a置于阳光下的曝晒考验表明，5a内仅褪色2%～3%，故推算在50a内肉眼看不出明显的褪色（向长金，1992）。