辐致荧光同位素电池及辐致荧光同位素电池制作方法技术

本申请提供一种辐致荧光同位素电池及辐致荧光同位素电池制作方法，属于同位素电池技术领域。辐致荧光同位素电池包括：同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池，所述第一闪烁体为单晶材料构成的块状结构，所述第一闪烁体的第一表面镀有第一金属反射层，所述第一闪烁体的第一表面与所述同位素源的第一表面连接。与现有技术相比，块状的体单晶结构发光效率更高更稳定，且通过第一金属反射层，能够将第一闪烁体产生的部分光反射至第一闪烁体的第二表面，进而提高了第一光伏电池的光子收集效率。进而提高了第一光伏电池的光子收集效率。进而提高了第一光伏电池的光子收集效率。

【技术实现步骤摘要】
辐致荧光同位素电池及辐致荧光同位素电池制作方法


[0001]本申请涉及同位素电池
，具体而言，涉及一种辐致荧光同位素电池及辐致荧光同位素电池制作方法。

技术介绍

[0002]目前小微型同位素电池主要由辐射伏特效应同位素电池以及辐致荧光同位素电池两种，辐致荧光同位素电池由同位素源，闪烁体以及光伏电池三部分组成。闪烁体将同位素源发射的辐射粒子转换为光能，再由光伏电池将光能转换为电能进行输出。由于使用闪烁体做了一次能量转换，放射源发出的射线没有直接作用于光伏换能单元，因此相比于辐射伏特效应同位素电池所使用的低能β源，辐致荧光同位素电池可以使用能量更高，种类更多的同位素源，极大地提高了小微型同位素电池的输出功率，扩宽了同位素电池的应用范围。
[0003]但由于辐致荧光同位素电池使用了辐射能-光能-电能的两次能量转换过程，属于间接转换式电池，相比辐射伏特效应同位素电池等直接转换式电池，其能量转换效率偏低，一般不超过1％。现有的辐致荧光同位素电池的闪烁体多使用如硫化锌粉末多晶膜，半导体量子点或Ce:YAG等低光子产额的发光材料作为换能材料。这些材料在光子产额或光子收集效率方面存在缺陷，无法同时满足高光子产额以及高光子收集效率的条件。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种辐致荧光同位素电池及辐致荧光同位素电池制作方法，以改善“目前的辐致荧光同位素电池能量转换效率偏低、光子收集效率低”的问题。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种辐致荧光同位素电池，包括：同位素源，用于产生辐射能；第一闪烁体，为单晶材料构成的块状结构，所述第一闪烁体的第一表面镀有第一金属反射层，所述第一闪烁体的第一表面与所述同位素源的第一表面连接；所述第一闪烁体用于将所述辐射能转换为光能，所述第一金属反射层用于将所述第一闪烁体产生的光反射至所述第一闪烁体的第二表面；其中，所述第一闪烁体的第一表面与所述第一闪烁体的第二表面为相对面；以及第一光伏电池，所述第一光伏电池的第一表面与所述第一闪烁体的第二表面连接；所述第一光伏电池用于将所述第一闪烁体产生的光能转换为电能。
[0007]在本申请实施例中，由于第一闪烁体由单晶材料构成的块状结构，因此便于在其表面镀上一层第一金属反射层。与现有技术相比，块状的体单晶结构发光效率更高更稳定，且通过第一金属反射层，能够将第一闪烁体产生的部分光反射至第一闪烁体的第二表面，进而提高了第一光伏电池的光子收集效率。
[0008]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第一闪烁体的侧壁设置有第二金属反射层；所述第二金属反射层用于将所述第一闪烁体产生的光反射
至所述第一闪烁体的第二表面。
[0009]在本申请实施例中，在第一闪烁体的侧壁也均设置有第二金属反射层，进而使得第一闪烁体所产生的光还能够通过位于侧壁上的第二金属反射层反射至第一闪烁体的第二表面，进一步的提高了第一光伏电池的光子收集效率。
[0010]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第一闪烁体的发光范围为λ1～λ2；所述第一光伏电池的材料的禁带宽度满足如下关系式：其中，E
g
表示所述第一光伏电池的材料的禁带宽度；λ1、λ2表示所述第一闪烁体的发光波长，且λ1<λ2。
[0011]在本申请实施例中，第一光伏电池的材料的禁带宽度与第一闪烁体的发光范围为通过关系式进行匹配，进而使得第一光伏电池在保证吸光范围完全覆盖第一闪烁体发光范围的前提下尽可能地提高禁带宽度，进而提高了第一光伏电池在弱光下的光伏效率。
[0012]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述辐致荧光同位素电池还包括第一针脚以及第二针脚，所述第一针脚通过引线与所述第一光伏电池的第一表面连接；所述第二针脚通过引线与所述第一光伏电池的第二表面连接；其中，所述第一光伏电池的第一表面与所述第一光伏电池的第二表面为相对面。
[0013]在本申请实施例中，第一光伏电池的第一表面通过引线连接第一针脚，第一光伏电池的第二表面通过引线连接第二针脚，该方式连接简单，且通过连接第一针脚以及第二针脚，便于辐致荧光同位素电池直接进行使用。
[0014]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述同位素源为双面放射源；相应的，所述辐致荧光同位素电池还包括第二闪烁体以及第二光伏电池；所述第二闪烁体为单晶材料构成的块状结构，所述第二闪烁体的第一表面镀有第三金属反射层，所述第二闪烁体的第一表面与所述同位素源的第二表面连接；所述第二闪烁体用于将所述辐射能转换为光能，所述第三金属反射层用于将所述第二闪烁体产生的光反射至所述第二闪烁体的第二表面；其中，所述第二闪烁体的第一表面与所述第二闪烁体的第二表面为相对面；所述同位素源的第一表面与所述同位素源的第二表面为相对面；第二光伏电池；所述第二光伏电池的第一表面与所述第二闪烁体的第二表面连接；所述第二光伏电池用于将所述第二闪烁体产生的光能转换为电能。
[0015]本申请实施例中还提供一种双面放射源作为同位素源的辐致荧光同位素电池，在双面放射源的相对面均设置有闪烁体和光伏电池，两个闪烁体均为单晶材料构成的块状结构，且两个闪烁体与双面放射源连接的一面均镀有金属反射层。与现有技术相比，块状的体单晶结构发光效率更高更稳定，且通过金属反射层，能够提高光伏电池的光子收集效率。此外，采用双面放射源的辐致荧光同位素电池能够在提高其电池容量的基础上，体积更小。
[0016]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述辐致荧光同位素电池还包括第一针脚以及第二针脚，所述第一针脚通过引线与所述第一光伏电池的第一表面以及所述第二光伏电池的第一表面连接；所述第二针脚通过引线与所述第一光伏电池的第二表面以及所述第二光伏电池的第二表面连接；其中，所述第一光伏电池的第一表
面与所述第一光伏电池的第二表面为相对面；所述第二光伏电池的第一表面与所述第二光伏电池的第二表面为相对面。
[0017]在本申请实施例中，第一光伏电池的第一表面与第二光伏电池的第一表面均通过引线连接第一针脚，第一光伏电池的第二表面与第二光伏电池的第二表面均通过引线连接第二针脚，该方式连接简单，且通过连接第一针脚以及第二针脚，便于双面放射源的辐致荧光同位素电池直接进行使用。
[0018]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第一闪烁体的材料包括：CsI:Tl、SrI2:Eu或LaBr3:Ce。
[0019]在本申请实施例中，采用CsI:Tl、SrI2:Eu或LaBr3:Ce材料的第一闪烁体，其光子产额高，且容易构成块状结构的体单晶。
[0020]结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述辐致荧光同位素电池还包括封装管壳，所述同位素源、所述第一闪烁体以及所述第一光伏电池设置在所述封装管壳内部，且所述封装管壳内部填充有封装胶。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辐致荧光同位素电池，其特征在于，包括：同位素源，用于产生辐射能；第一闪烁体，为单晶材料构成的块状结构，所述第一闪烁体的第一表面镀有第一金属反射层，所述第一闪烁体的第一表面与所述同位素源的第一表面连接；所述第一闪烁体用于将所述辐射能转换为光能，所述第一金属反射层用于将所述第一闪烁体产生的光反射至所述第一闪烁体的第二表面；其中，所述第一闪烁体的第一表面与所述第一闪烁体的第二表面为相对面；以及第一光伏电池，所述第一光伏电池的第一表面与所述第一闪烁体的第二表面连接；所述第一光伏电池用于将所述第一闪烁体产生的光能转换为电能。2.根据权利要求1所述的辐致荧光同位素电池，其特征在于，所述第一闪烁体的侧壁设置有第二金属反射层；所述第二金属反射层用于将所述第一闪烁体产生的光反射至所述第一闪烁体的第二表面。3.根据权利要求1所述的辐致荧光同位素电池，其特征在于，所述第一闪烁体的发光范围为λ1～λ2；所述第一光伏电池的材料的禁带宽度满足如下关系式：其中，E
g
表示所述第一光伏电池的材料的禁带宽度；λ1、λ2表示所述第一闪烁体的发光波长，且λ1<λ2。4.根据权利要求1所述的辐致荧光同位素电池，其特征在于，所述辐致荧光同位素电池还包括第一针脚以及第二针脚，所述第一针脚通过引线与所述第一光伏电池的第一表面连接；所述第二针脚通过引线与所述第一光伏电池的第二表面连接；其中，所述第一光伏电池的第一表面与所述第一光伏电池的第二表面为相对面。5.根据权利要求1所述的辐致荧光同位素电池，其特征在于，所述同位素源为双面放射源；相应的，所述辐致荧光同位素电池还包括第二闪烁体以及第二光伏电池；所述第二闪烁体为单晶材料构成的块状结构，所述第二闪烁体的第一表面镀有第三金属反射层，所述第二闪烁体的第一表面与所述同位素源的第二表面连接；所述第二闪烁体用于将所述辐射能转换为光能，所述第三金属反射层用于将所述第二闪烁体产生的光反射至所述第二闪烁体的第二表面；其中，所述第二闪烁体的第一表面与所述第二闪烁体的第二表面为相对面；所述同位素源的第一表面与所述同位素源的第二表面为相对面；第二光伏电池；所述第二光伏电池的第一表面与所述第二闪烁体的第二表面连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵一英，赵陈，袁登鹏，廖非易，雷林，王小英，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：