專利名稱:微通道板型復(fù)合同位素電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核技術(shù)應(yīng)用一同位素電池領(lǐng)域，特別涉及微通道板型復(fù)合同位素電 池。
現(xiàn)有技術(shù)
在放射性同位素衰變過程中，會(huì)釋放大量的能量。把衰變能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置 就是同位素電池，也稱核電池。
同位素電池種類繁多，有初級(jí)同位素電池、熱電轉(zhuǎn)換同位素電池、熱離子發(fā)射同位 素電池、p-n結(jié)同位素電池、接觸電勢同位素電池、禾Ij用Y輻射的次級(jí)電子同位素電池及閃 爍體_光電池型同位素電池等。
初級(jí)同位素電池，也稱作電荷直接接收型同位素電池，是由兩個(gè)極板組成，它們之 間由真空或絕緣體材料分開，構(gòu)成兩個(gè)電極，其中一個(gè)板上涂有放射性同位素，向著另一個(gè) 板發(fā)射出α或β粒子。這些粒子在收集板上積累，形成電壓，接上外部負(fù)載電路，即可產(chǎn) 生電流。
熱電轉(zhuǎn)換同位素電池是在熱電轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，利用放射性同位素產(chǎn)生熱，再應(yīng)用 熱電轉(zhuǎn)換裝置把熱能轉(zhuǎn)換成電能。熱電轉(zhuǎn)換型同位素電池的典型代表是美國軍方開發(fā)的 SNAP系列同位素電池。用于阿波羅飛船、無人氣象站、海軍浮標(biāo)、海底聲納站等。
熱離子發(fā)射同位素電池是利用放射性同位素產(chǎn)生熱，加熱電子發(fā)射體，放出電子， 被收集體接收，在回路中產(chǎn)生電流。
p-n結(jié)同位素電池與太陽能電池非常相似的，只不過在p-n結(jié)同位素電池中用α 或β射線代替了太陽光作為能量源。
接觸電勢同位素電池α和β射線在氣體中會(huì)產(chǎn)生電離作用，生成大量帶電粒 子，如果在氣體兩端加上電壓，帶電粒子會(huì)向相應(yīng)電極運(yùn)動(dòng)，形成電流，產(chǎn)生電能。接觸電壓 同位素電池就是利用不同金屬的接觸電壓達(dá)到分離帶電粒子的目的。
次級(jí)電子同位素電池是利用Y射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高能次級(jí)電子。將這些 電子收集，作為電源。
閃爍體-光電池型同位素電池是利用射線轟擊磷等物質(zhì)時(shí)，發(fā)射熒光，在太陽能 電池中電離出電子-空穴對(duì)載流子，這些載流子被收集產(chǎn)生電能。
在上述同位素電池中，熱電轉(zhuǎn)換同位素電池應(yīng)用最廣，我國也研制出百毫瓦級(jí)熱 電轉(zhuǎn)換同位素電池樣品；熱離子發(fā)射同位素電池僅有俄羅斯研制成功；P-n結(jié)同位素電池 主要用于微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMs)中，提供nW量級(jí)的功率。其它同位素電池都因轉(zhuǎn)換效率 太低或輸出功率太小而未得到實(shí)際應(yīng)用。
目前，在初級(jí)同位素電池的基礎(chǔ)上，利用直接收集帶電粒子產(chǎn)生高電壓，進(jìn)而轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能，然后通過壓電器件將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，已經(jīng)開發(fā)出適用于給微機(jī)電系統(tǒng)能源 供電的電源。美國康奈爾大學(xué)和威斯康星_麥迪遜大學(xué)開發(fā)的一種同位素電池是一個(gè)自給 能往復(fù)式運(yùn)動(dòng)懸臂梁。在用硅材料制成的一個(gè)懸臂梁的自由端上連接了一塊銅片，和銅片 面對(duì)面地放置了一塊正方形具有beta放射性的Ni-63輻射源。在懸臂梁的固定端連接了一塊壓電材料。Ni-63不斷發(fā)射出電子從而帶正電，銅片不斷接受M-63發(fā)射的電子從而帶 負(fù)電。由于靜電力的作用，Ni-63和銅片互相吸引，使懸臂梁產(chǎn)生彎曲，在壓電材料內(nèi)產(chǎn)生 應(yīng)力，從而有電能輸出。當(dāng)Ni-63和銅片距離很近或接觸時(shí)，它們之間產(chǎn)生放電，靜電力消 失，懸臂梁恢復(fù)原位，如此循環(huán)下去，源源不斷地輸出電能。通過周期性地充放電過程使銅 片形變，使與之鏈接的壓電材料發(fā)生周期性電功率輸出?？的螤柎髮W(xué)和威斯康星-麥迪遜 大學(xué)的課題組還開發(fā)出了利用該懸臂梁式同位素電池供給能量的一些原型電子處理器和 光傳感器等器件。
這種同位素電池先把帶電粒子形成的電場能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，后又通過壓電器件將 機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換效率低。
初級(jí)同位素電池的最大不足就是電流和功率太小。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種微通道板型復(fù)合同位素電 池，提高同位素電池的輸出電流和功率。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的微通道板型復(fù)合同位素電池，包括，絕緣基座， 在絕緣基座上從左至右依次絕緣安置第一輻射源、第一接收極、第二輻射源、第二接收極， 第二輻射源和第二接收極之間設(shè)置微通道板，微通道板和第二輻射源相距0. 5cm-5cm，微通 道板與接收極相距0. 5cm-5cm，第一輻射源和第一接收極相距0. 5cm-5cm，第一輻射源與微 通道板的高壓端通過導(dǎo)線連接；第一接收極與微通道板的低壓端通過導(dǎo)線相連；第二輻射 源作為同位素電池的正極；第二接收極作為同位素電池的負(fù)極。
微通道板采用多極微通道板。
本發(fā)明復(fù)合同位素電池不需外界提供能量，僅依靠兩個(gè)輻射源提供能量(帶電粒 子)就可工作，電流可達(dá)μ A-mA量級(jí)，比普通初級(jí)同位素電池高IO4-IO8量級(jí)。如果使用多 極微通道板，電流還可再提高。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參照附圖所示，在絕緣基座6上，從左至右依次安置第一輻射源1、第一接收極2、 第二輻射源3、微通道板4、第二接收極5。第一輻射源1和第一接收極2相距1cm，構(gòu)成第 一個(gè)初級(jí)同位素電池，在第一輻射源1和第一接收極2之間產(chǎn)生高電壓。第二輻射源3與 第一接收極2之間的距離無要求，保持電絕緣即可。第二輻射源3是給微通道板4提供入 射電子的發(fā)射極；微通道板4和第二輻射源3相距Icm ；微通道板4倍增電子；第二接收極5 與微通道板4相距1cm，第二接收極5接收微通道板輸出的電子；第二輻射源3和第二接收 極5構(gòu)成第二個(gè)初級(jí)同位素電池，只是輻射源和接收極之間多了個(gè)放大電子的微通道板。7 為導(dǎo)線。以輻射源為電子源為例，用導(dǎo)線7將第一輻射源1與微通道板4的高壓端連接；接 收極2與微通道板4的低壓端連接。用導(dǎo)線連接第二輻射源3，作為同位素電池的正極；用導(dǎo)線連接第二接收極5作為同位素電池的負(fù)極。這樣就構(gòu)成一個(gè)微通道板型復(fù)合同位素電 池。
把該復(fù)合同位素電池放入真空腔體中，當(dāng)真空度達(dá)到10_3Pa以上，在第二輻射源3 和第二接收極5之間就會(huì)產(chǎn)生電壓。在電池正極第二輻射源3和電池負(fù)極第二接收極5之 間接入負(fù)載電路，電路中就有電子流動(dòng)形成電流。
微通道板4又稱為多通道電子倍增器，它是在一塊材料(通常為鉛玻璃)薄片上， 做成含有數(shù)十萬至上百萬個(gè)相互平行的圓柱孔的倍增元件陣列。當(dāng)圓柱空間存在104V/cm 的強(qiáng)電場時(shí)，入射粒子在負(fù)極轟擊出電子，并在內(nèi)壁不斷得到倍增，從而得到放大的電流輸 出信號(hào)。
權(quán)利要求
1.微通道板型復(fù)合同位素電池，包括，絕緣基座(6)，在絕緣基座(6)上從左至右依次 絕緣安置第一輻射源(1)、第一接收極(2)、第二輻射源(3)、第二接收極(5)，其特征在于， 第二輻射源(3)和第二接收極(5)之間設(shè)置微通道板(4)，第一輻射源(1)與微通道板(4) 的高壓端通過導(dǎo)線(7)連接；第一接收極(2)與微通道板⑷的低壓端通過導(dǎo)線(7)相連； 第二輻射源(3)作為同位素電池的正極；第二接收極(5)作為同位素電池的負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的微通道板型復(fù)合同位素電池，其特征在于，微通道板(4)和第 二輻射源(3)相距0. 5cm-5cm，微通道板(4)與第二接收極(5)相距0. 5cm-5cm，第一輻射 源(1)和第一接收極(2)相距0. 5cm-5cm0
專利摘要
本發(fā)明公開了一種微通道板型復(fù)合同位素電池，在絕緣基座上從左至右依次絕緣安置第一輻射源、第一接收極、第二輻射源、第二接收極，第二輻射源和第二接收極之間設(shè)置微通道板，第一輻射源與微通道板的高壓端通過導(dǎo)線連接；第一接收極與微通道板的低壓端通過導(dǎo)線相連；第二輻射源作為同位素電池的正極；第二接收極作為同位素電池的負(fù)極。本發(fā)明不需外界提供能量，電流可達(dá)μA-mA量級(jí)，比普通初級(jí)同位素電池高104-108量級(jí)。如果使用多極微通道板，電流還可再提高。
文檔編號(hào)G21H1/00GKCN101246756SQ200810017576
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2008年2月29日
發(fā)明者張鵬, 李永宏, 李海鈺, 賀朝會(huì) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (3),