گوشته گازی رشته ای ، گوشته گازی یا گوشته ولسباخ وسیله ای برای تولید نور سفید درخشان رشته ای است که توسط شعله گرم می شود. این نام به منبع گرمای اصلی آن در چراغ های گازی اشاره دارد که در اواخر قرن نوزدهم خیابان های اروپا و آمریکای شمالی را روشن می کرد. مانتو به نحوه آویزان شدن آن مانند شنل بالای شعله اشاره دارد. از مانتوهای گازی در فانوس های کمپینگ قابل حمل ، فانوس های فشاری و برخی لامپ های نفتی نیز استفاده می شد. [1]
مانتوهای گازی معمولاً به صورت کیسه پارچه ای فروخته می شوند که به دلیل آغشته شدن به نیترات های فلزی، می سوزند و در هنگام استفاده اولیه، توری سفت اما شکننده ای از اکسیدهای فلزی باقی می ماند. این اکسیدهای فلزی هر زمان که استفاده می شود از گرمای شعله نور تولید می کنند. دی اکسید توریم معمولاً یک جزء اصلی بود. رادیواکتیو بودن آن باعث نگرانی در مورد ایمنی افرادی شده است که در تولید مانتوها دست دارند. با این حال، استفاده معمولی حداقل خطر را برای سلامتی به همراه دارد. [ نیازمند منبع ]
مانتو یک کیسه پارچه ای تقریباً گلابی شکل است که از ابریشم، ابریشم مصنوعی مبتنی بر رامی یا ابریشم مصنوعی ساخته شده است . الیاف با نمک های فلزی آغشته شده اند. هنگامی که گوشته برای اولین بار در شعله گرم می شود، الیاف در چند ثانیه می سوزند و نمک های فلزی به اکسیدهای جامد تبدیل می شوند و یک پوسته اکسید سرامیکی شکننده به شکل پارچه اصلی تشکیل می دهند. یک گوشته در طیف مرئی به روشنی می درخشد در حالی که تابش مادون قرمز کمی ساطع می کند . اکسیدهای خاکی کمیاب ( سریم ) و اکتینید ( توریم ) در گوشته دارای تابش کمی در مادون قرمز (در مقایسه با یک جسم سیاه ایده آل ) هستند اما در طیف مرئی دارای تابش بالایی هستند . همچنین شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه انتشار توسط کاندولومینسانس افزایش می یابد ، تابش نور از محصولات احتراق قبل از رسیدن به تعادل حرارتی. [2] ترکیب این ویژگی‌ها گوشته‌ای به دست می‌دهد که وقتی توسط شعله نفت سفید یا گاز مایع نفتی گرم می‌شود ، تابش شدیدی که عمدتاً نور مرئی است، با انرژی نسبتاً کمی در مادون قرمز ناخواسته ساطع می‌کند و بازده نور را افزایش می‌دهد.
گوشته با کوچک نگه داشتن شعله و با نرخ جریان سوخت بالاتر نسبت به یک لامپ ساده به فرآیند احتراق کمک می کند. متمرکز شدن احتراق در داخل گوشته باعث بهبود انتقال حرارت از شعله به گوشته می شود. گوشته پس از سوختن تمام مواد پارچه در حین نصب منقبض می شود و پس از اولین استفاده، پوسته اکسید سرامیکی بسیار شکننده ای ایجاد می کند.
قرن هاست که نور مصنوعی با استفاده از شعله های باز تولید می شود. لایم لایت در دهه 1820 اختراع شد، اما دمای مورد نیاز برای تولید نور مرئی به تنهایی از طریق تشعشعات جسم سیاه آنقدر زیاد بود که برای نورهای کوچک قابل استفاده نباشد. در اواخر قرن نوزدهم، چندین مخترع تلاش کردند تا یک جایگزین موثر بر اساس گرم کردن یک ماده تا دمای پایین تر، اما با استفاده از انتشار خطوط طیفی گسسته برای شبیه سازی نور سفید، ایجاد کنند.
بسیاری از تلاش‌های اولیه از گاز پلاتین - ایریدیوم آغشته به نیترات‌های فلزی استفاده می‌کردند ، اما به دلیل هزینه بالای این مواد و قابلیت اطمینان ضعیف آنها، موفقیت آمیز نبود. اولین گوشته موثر سبد کلاموند در سال 1881 بود که به نام مخترع آن نامگذاری شد. این دستگاه از ماتریکس اکسید منیزیم ساخته شده بود که نیازی به نگه داشتن قفس سیم پلاتینی نداشت و در نمایشگاه کریستال پالاس در سال 1883 به نمایش گذاشته شد.
گوشته گازی مدرن یکی از اختراعات کارل اور فون ولسباخ ، شیمیدانی بود که عناصر کمیاب خاکی را در دهه 1880 مطالعه کرد و شاگرد رابرت بونسن بود . ایگناز کریدل با او در آزمایش های اولیه اش برای ایجاد مانتو ولسباخ کار کرد. اولین فرآیند او از مخلوطی از 60٪ اکسید منیزیم ، 20٪ اکسید لانتانیم و 20٪ اکسید ایتریم استفاده کرد که او آن را "Actinophor" نامید و در سال 1887 به ثبت رساند (15 مارس 1887، ثبت اختراع شماره 359524 ایالات متحده). این مانتوهای اصلی نور سبز رنگی از خود ساطع کردند و چندان موفق نبودند. اولین شرکت ولزباخ در سال 1887 کارخانه ای را در آتزگرسدورف تأسیس کرد ، اما در سال 1889 شکست خورد. در سال 1889، ولزباخ اولین اختراع خود را با ذکر توریم دریافت کرد (5 مارس 1889، ثبت اختراع ایالات متحده شماره 399,174). در سال 1891 او مخلوط جدیدی از 99٪ دی اکسید توریم و 1٪ دی اکسید سریم را به کمال رساند که نور بسیار سفیدتری از خود ساطع کرد و گوشته قوی تری تولید کرد. پس از معرفی تجاری این مانتو جدید در سال 1892، به سرعت در سراسر اروپا گسترش یافت. پوشش گاز بخش مهمی از روشنایی خیابان ها تا زمان معرفی گسترده روشنایی الکتریکی در اوایل دهه 1900 باقی ماند. [3]
برای تولید مانتو، پنبه را در یک کیسه توری بافته یا گره می زنند و با نیترات های محلول فلزات انتخاب شده آغشته می کنند و سپس به مقصد منتقل می کنند. کاربر مانتو را نصب می کند و سپس آن را می سوزاند تا کیسه پنبه ای را جدا کند و نیترات های فلزی را به نیتریت تبدیل کند که به هم جوش می خورند و مش جامد را تشکیل می دهند. با ادامه گرمایش، نیتریت ها در نهایت به شبکه ای شکننده از اکسیدهای جامد با نقطه ذوب بسیار بالا تجزیه می شوند.
مانتوهای اولیه در شرایط توری پنبه ای گرم نشده فروخته می شدند، زیرا ساختار اکسید پس از گرمایش برای حمل و نقل آسان بسیار شکننده بود. هنگامی که پنبه در اولین استفاده می سوزد، مانتو به حالت کار خود تبدیل می شود. در اصل، مانتوهای استفاده نشده را نمی‌توان برای مدت طولانی نگهداری کرد، زیرا به دلیل ماهیت خورنده نیترات‌های فلزی اسیدی، پنبه به سرعت پوسیده شد. خوردگی فلز اسیدی بعداً با خیساندن گوشته در محلول آمونیاک برای خنثی کردن اسید اضافی برطرف شد.
مانتوهای بعدی از پنبه ( نیتروسلولز ) ساخته شدند که در مقایسه با نخ‌های پنبه‌ای معمولی، می‌توان آن را با نخ‌های بسیار ظریف تولید کرد. اینها قبل از استفاده برای اولین بار باید با غوطه وری در سولفید آمونیوم به سلولز تبدیل می شدند زیرا پنبه بسیار قابل اشتعال است و می تواند منفجر شود. بعداً مشخص شد که یک گوشته پنبه ای را می توان با فرو بردن آن در محلول کلودیون به اندازه کافی تقویت کرد تا با لایه نازکی پوشانده شود که در اولین استفاده از گوشته می سوزد.
مانتوها دارای یک نخ اتصال هستند تا آنها را به لامپ ببندند. تا زمانی که آزبست به دلیل سرطان زایی آن ممنوع شد ، از نخ آزبست استفاده می شد. مانتوهای مدرن از سیم یا نخ الیاف سرامیکی استفاده می کنند .
توریم رادیواکتیو است و گاز رادیواکتیو رادون -220 را به عنوان یکی از محصولات فروپاشی خود تولید می کند . علاوه بر این، هنگامی که توریم تا حد تابش گرم می شود، رادیو-دخترهای در حال رشد خود ، به ویژه رادیوم -224 را تبخیر می کند. علیرغم نیمه عمر بسیار کوتاه، رادیوم به سرعت از مادر رادیویی خود (توریم-228) دوباره پر می شود و هر گرم شدن جدید گوشته تا تابش، جریان تازه ای از رادیوم-224 را در هوا آزاد می کند. اگر گوشته در داخل خانه استفاده شود، این محصول جانبی می تواند استنشاق شود و یک نگرانی داخلی آلفا سمیت رادیویی است. محصولات فروپاشی ثانویه توریم شامل رادیوم و اکتینیم است . به همین دلیل، نگرانی هایی در مورد ایمنی مانتوهای توریوم وجود دارد. آژانس حفاظت در برابر تشعشع و ایمنی هسته‌ای استرالیا، گوشته‌هایی را که با ایتریوم ساخته شده‌اند، توصیه می‌کند. [4]
مطالعه ای در سال 1981 تخمین زد که دوز استفاده از گوشته توریم در هر آخر هفته به مدت یک سال 3-6 میکروسیورت (0.3-0.6 mrem ) است که در مقایسه با دوز تابش طبیعی سالانه حدود 2.4 mSv (240 mrem) ناچیز است. اگرچه این فرض می‌کند که توریوم دست نخورده باقی می‌ماند تا در هوا. فردی که در واقع گوشته را می بلعد، دوز 2 mSv (200 mrem) دریافت می کند. [5] [6] با این حال، رادیواکتیویته یک نگرانی عمده برای افرادی است که با ساخت گوشته‌ها درگیر هستند و مشکلی با آلودگی خاک اطراف برخی از سایت‌های کارخانه سابق است. [7]
یکی از دلایل بالقوه برای نگرانی این است که ذرات گوشته های گاز توریم به مرور زمان "ریزش" کرده و وارد هوا می شوند، جایی که ممکن است در غذا یا نوشیدنی بلعیده شوند. این ذرات همچنین ممکن است استنشاق شوند و در ریه ها یا کبد باقی بمانند و باعث قرار گرفتن در معرض طولانی مدت بیش از خطر تابش پس زمینه می شوند. همچنین در صورت شکستن گوشته در اثر ضربه مکانیکی، انتشار گرد و غبار حاوی توریم قابل نگرانی است.
همه این مسائل منجر به استفاده از جایگزین‌هایی در برخی کشورها شده است، معمولاً ایتریوم یا گاهی اوقات زیرکونیوم ، اگرچه اینها معمولاً یا گران‌تر یا کارآمدتر هستند. نگرانی‌های ایمنی موضوع شکایت فدرال علیه شرکت کلمن ( واگنر علیه کلمن ) بود، که در ابتدا موافقت کرد برای این نگرانی برچسب‌های هشدار دهنده روی مانتوها بگذارد و متعاقباً به استفاده از ایتریوم روی آورد. [6] [8]
در ژوئن 2001، کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده مطالعه ای در مورد ارزیابی سیستماتیک رادیولوژیک معافیت ها برای مواد منبع و فرآورده منتشر کرد ، [9] که بیان کرد که گوشته های گاز رادیواکتیو به صراحت در ایالات متحده قانونی هستند. [10]