時間：2024年9月10日

腕時計の夜光塗料の詳細な説明

夜光機能付きの腕時計は、暗い環境であっても簡単に時刻を確認することができます。とはいえ、インデックスや針の見た目に影響する要素でもあり、フォーマルなドレスウォッチなどを探している場合は、あえて夜光付きのモデルを避けて選ぶ場合もあるでしょう。

夜光ダイヤルは一種の歩み寄りだ。大枚をはたいてミニッツリピーターを購入せずに、暗がりで時間を知ることができればうれしいだろう。また一方で、ダイヤルのエイジングも楽しみたいが、多くの夜光物質の性質上、発光は遅かれ早かれ弱くなり、ついに役に立たなくなる。継続的に夜間の視認性を望むなら、通常、ダイヤルと針を交換することになるが、もちろん、部品全てがオリジナルのままであることがヴィンテージウォッチの大きな価値だから、夜に時計を読むことができたとしても、投資価値は失われてしまう。

　この問題はコレクターの最大の関心事の1つだが、それでもなお、夜光物質が実際にどのように機能するかについては広く誤解がみられる。夜光ダイヤルの歴史を理解し、暗闇で光る塗料についての化学と物理学の基本的な実用知識をもてば、愛好家はオリジナルの塗料と交換された部品を見分ける際に大いに自信をもてるだろうし、ときには危険な物質を安全に保管し、取り扱う方法を理解できるだろう。

物質が暗闇で光る能力はリン光と呼ばれ、フォトルミネセンスの特殊な例である。フォトルミネセンスとは、ある種の物質が光にさらされた後に発光する能力のことだ。光は光子と呼ばれるエネルギーのパケットで構成されている（光子は電磁場の量子粒子である）。フォトルミネセンスの厳密な量子力学的記述は複雑だが、基本的な考えはシンプルである。ある物質の原子の周りを回る電子が光子を吸収すると、より高いエネルギーをもつ状態に励起され、その電子が再び「落ち着いて」基底状態に戻る際に、可視光を放つのだ。
多くの人に馴染みのある2種類のフォトルミネセンスは、蛍光とリン光である。通常、蛍光物質は吸収したエネルギーを非常に速く放出する。励起する光源がある限り（通常「ネオン」着色と呼ばれる）発光するが、放出はわずかナノ秒単位で起こるため、光源がなくなれば即座に暗くなる。UVランプで遊んだ経験があれば、蛍光を見たことがあるはずだ。これは一般に「ブラックライト」と呼ばれ、ブラックライトのポスターは70年代の学生寮の定番だった（私は知らないが、今でももそうかもしれない）。
とはいえ、時計のダイヤルには蛍光物質はあまり使用されておらず、主にはリン光物質が必要となっている。蛍光物質と同様、リン光物質は光源から光子を吸収し、それらを光として再放出するが、時計のダイヤルに使用されるリン光塗料の場合、これは非常にゆっくりと、何時間もかけて起こる。なぜなら、リン光物質の励起された電子は特別なエネルギー状態にあり、光子を再放出するにはエネルギーの「禁制」遷移が必要になるからだ。呼び名にも関わらずこの遷移は発生するのだが、統計的には起こりそうもない事象で、吸収された光は蛍光物質の場合よりはるかにゆっくりと漏れ出てゆく。

リン光が発生するには、エネルギー源と「蛍光体」と呼ばれる、光を吸収して再放出する物質が必要だ。ラジウムダイヤルがどのように機能するかを見ていこう。
ラジウム塗料は実際は自発光性である。新しく塗布した場合、励起エネルギーは塗料中のラジウム粒子が放出する放射線から得られるため、外部のエネルギー源は不要だ。ラジウムは主にアルファ粒子（2つの陽子と2つの中性子）を放出するが、ガンマ線エミッター（高エネルギー光子）でもあり、その崩壊生成物の一部はベータ粒子（高エネルギー電子または陽電子）を放出する。ラジウム自体も弱く光るため、放射性夜光塗料の蛍光体と組み合わされる。これはほぼ例外なく硫化亜鉛で、着色のため、「ドーピング」金属とよく組み合わされる。

　ラジウム塗料には基本的な問題が2つある。1つは化学的に不安定であること、もう1つは放射線の危険だ。2番めの問題を最初に取り上げると、ラジウム自体に関連する危険に加えて、ラジウムは崩壊して強力な発がん物質であるラドンガスになる。そして、（天然のラドンは）毎年何千件もの肺がんによる死を引き起こしている。最近の研究は、ラジウムダイヤルから生じるラドンが、ある種の環境下では、潜在的に危険なレベルにまで蓄積する可能性があることを示している。

　もう1つの問題は、ラジウムからの放射線で硫化亜鉛が化学的に分解する（太陽光の紫外線によって通常の塗料、ビニール、その他のプラスチックなどが劣化するメカニズムと同様）ことだ。通常、ラジウムダイヤルが夜光能力を失うまでに数年から数十年かかるが、いずれにせよ、ある時点で必ずそうなる。

腕時計を暗い場所で使うことが多い方にとって夜光は必須機能といえます。また、夜光腕時計コピー機能はスポーティな印象を強めてくれたり、昼夜で表情の変化を与えてくれたりと、腕時計の魅力を高める一つの要素でもあります。

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