微通道板型复合同位素电池制造技术

本发明专利技术公开了一种微通道板型复合同位素电池，在绝缘基座上从左至右依次绝缘安置第一辐射源、第一接收极、第二辐射源、第二接收极，第二辐射源和第二接收极之间设置微通道板，第一辐射源与微通道板的高压端通过导线连接；第一接收极与微通道板的低压端通过导线相连；第二辐射源作为同位素电池的正极；第二接收极作为同位素电池的负极。本发明专利技术不需外界提供能量，电流可达μＡ－ｍＡ量级，比普通初级同位素电池高１０↑［４］－１０↑［８］量级。如果使用多极微通道板，电流还可再提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核技术应用一同位素电池领域，特别涉及微通道板型复合同位素电 池。现有技术在放射性同位素衰变过程中，会释放大量的能量。把衰变能量转换成电能的装置 就是同位素电池，也称核电池。同位素电池种类繁多，有初级同位素电池、热电转换同位素电池、热离子发射同位 素电池、p-n结同位素电池、接触电势同位素电池、禾Ij用Y辐射的次级电子同位素电池及闪 烁体_光电池型同位素电池等。初级同位素电池，也称作电荷直接接收型同位素电池，是由两个极板组成，它们之 间由真空或绝缘体材料分开，构成两个电极，其中一个板上涂有放射性同位素，向着另一个 板发射出α或β粒子。这些粒子在收集板上积累，形成电压，接上外部负载电路，即可产 生电流。热电转换同位素电池是在热电转换的基础上，利用放射性同位素产生热，再应用 热电转换装置把热能转换成电能。热电转换型同位素电池的典型代表是美国军方开发的 SNAP系列同位素电池。用于阿波罗飞船、无人气象站、海军浮标、海底声纳站等。热离子发射同位素电池是利用放射性同位素产生热，加热电子发射体，放出电子， 被收集体接收，在回路中产生电流。p-n结同位素电池与太阳能电池非常相似的，只不过在p-n结同位素电池中用α 或β射线代替了太阳光作为能量源。接触电势同位素电池α和β射线在气体中会产生电离作用，生成大量带电粒 子，如果在气体两端加上电压，带电粒子会向相应电极运动，形成电流，产生电能。接触电压 同位素电池就是利用不同金属的接触电压达到分离带电粒子的目的。次级电子同位素电池是利用Y射线与物质相互作用产生高能次级电子。将这些 电子收集，作为电源。闪烁体-光电池型同位素电池是利用射线轰击磷等物质时，发射荧光，在太阳能 电池中电离出电子-空穴对载流子，这些载流子被收集产生电能。在上述同位素电池中，热电转换同位素电池应用最广，我国也研制出百毫瓦级热 电转换同位素电池样品；热离子发射同位素电池仅有俄罗斯研制成功；P-n结同位素电池 主要用于微机械电子系统(MEMs)中，提供nW量级的功率。其它同位素电池都因转换效率 太低或输出功率太小而未得到实际应用。目前，在初级同位素电池的基础上，利用直接收集带电粒子产生高电压，进而转换 成机械能，然后通过压电器件将机械能转换成电能，已经开发出适用于给微机电系统能源 供电的电源。美国康奈尔大学和威斯康星_麦迪逊大学开发的一种同位素电池是一个自给 能往复式运动悬臂梁。在用硅材料制成的一个悬臂梁的自由端上连接了一块铜片，和铜片 面对面地放置了一块正方形具有beta放射性的Ni-63辐射源。在悬臂梁的固定端连接了一块压电材料。Ni-63不断发射出电子从而带正电，铜片不断接受M-63发射的电子从而带 负电。由于静电力的作用，Ni-63和铜片互相吸引，使悬臂梁产生弯曲，在压电材料内产生 应力，从而有电能输出。当Ni-63和铜片距离很近或接触时，它们之间产生放电，静电力消 失，悬臂梁恢复原位，如此循环下去，源源不断地输出电能。通过周期性地充放电过程使铜 片形变，使与之链接的压电材料发生周期性电功率输出。康奈尔大学和威斯康星-麦迪逊 大学的课题组还开发出了利用该悬臂梁式同位素电池供给能量的一些原型电子处理器和 光传感器等器件。这种同位素电池先把带电粒子形成的电场能转换成机械能，后又通过压电器件将 机械能转换成电能，转换效率低。初级同位素电池的最大不足就是电流和功率太小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种微通道板型复合同位素电 池，提高同位素电池的输出电流和功率。本专利技术的技术方案是这样实现的微通道板型复合同位素电池，包括，绝缘基座， 在绝缘基座上从左至右依次绝缘安置第一辐射源、第一接收极、第二辐射源、第二接收极， 第二辐射源和第二接收极之间设置微通道板，微通道板和第二辐射源相距0. 5cm-5cm，微通 道板与接收极相距0. 5cm-5cm，第一辐射源和第一接收极相距0. 5cm-5cm，第一辐射源与微 通道板的高压端通过导线连接；第一接收极与微通道板的低压端通过导线相连；第二辐射 源作为同位素电池的正极；第二接收极作为同位素电池的负极。微通道板采用多极微通道板。本专利技术复合同位素电池不需外界提供能量，仅依靠两个辐射源提供能量(带电粒 子)就可工作，电流可达μ A-mA量级，比普通初级同位素电池高IO4-IO8量级。如果使用多 极微通道板，电流还可再提高。附图说明附图是本专利技术的结构示意图。 下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明。具体实施方式 参照附图所示，在绝缘基座6上，从左至右依次安置第一辐射源1、第一接收极2、 第二辐射源3、微通道板4、第二接收极5。第一辐射源1和第一接收极2相距1cm，构成第 一个初级同位素电池，在第一辐射源1和第一接收极2之间产生高电压。第二辐射源3与 第一接收极2之间的距离无要求，保持电绝缘即可。第二辐射源3是给微通道板4提供入 射电子的发射极；微通道板4和第二辐射源3相距Icm ；微通道板4倍增电子；第二接收极5 与微通道板4相距1cm，第二接收极5接收微通道板输出的电子；第二辐射源3和第二接收 极5构成第二个初级同位素电池，只是辐射源和接收极之间多了个放大电子的微通道板。7 为导线。以辐射源为电子源为例，用导线7将第一辐射源1与微通道板4的高压端连接；接 收极2与微通道板4的低压端连接。用导线连接第二辐射源3，作为同位素电池的正极；用导线连接第二接收极5作为同位素电池的负极。这样就构成一个微通道板型复合同位素电 池。把该复合同位素电池放入真空腔体中，当真空度达到10_3Pa以上，在第二辐射源3 和第二接收极5之间就会产生电压。在电池正极第二辐射源3和电池负极第二接收极5之 间接入负载电路，电路中就有电子流动形成电流。微通道板4又称为多通道电子倍增器，它是在一块材料(通常为铅玻璃)薄片上， 做成含有数十万至上百万个相互平行的圆柱孔的倍增元件阵列。当圆柱空间存在104V/cm 的强电场时，入射粒子在负极轰击出电子，并在内壁不断得到倍增，从而得到放大的电流输 出信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
微通道板型复合同位素电池，包括，绝缘基座（６），在绝缘基座（６）上从左至右依次绝缘安置第一辐射源（１）、第一接收极（２）、第二辐射源（３）、第二接收极（５），其特征在于，第二辐射源（３）和第二接收极（５）之间设置微通道板（４），第一辐射源（１）与微通道板（４）的高压端通过导线（７）连接；第一接收极（２）与微通道板（４）的低压端通过导线（７）相连；第二辐射源（３）作为同位素电池的正极；第二接收极（５）作为同位素电池的负极。

【技术特征摘要】
1.微通道板型复合同位素电池，包括，绝缘基座(6)，在绝缘基座(6)上从左至右依次 绝缘安置第一辐射源(1)、第一接收极(2)、第二辐射源(3)、第二接收极(5)，其特征在于， 第二辐射源(3)和第二接收极(5)之间设置微通道板(4)，第一辐射源(1)与微通道板(4) 的高压端通过导线(7)连接；第一接收极(2)与微通道板⑷的低压端通...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺朝会，张鹏，李海钰，李永宏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]