專利名稱:提高β-Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為提高β-Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法，屬于微機(jī)電系統(tǒng)的微電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，人們對(duì)微小型機(jī)電系統(tǒng)的研究異?；钴S。微能源是微系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，研究高效、長(zhǎng)壽命的微能源是微系統(tǒng)發(fā)展中一直追求的目標(biāo)。世界各國(guó)都相繼開(kāi)展了微能源的研究工作，制作出許多微能源。如微型燃料電池、微型內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)、微型太陽(yáng)能電池、微型同位素核電池等，由于與燃料電池和內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)在工作過(guò)程中要補(bǔ)充燃料，太陽(yáng)能電池需要光照，因此它們的應(yīng)用場(chǎng)合有較大的限制，而同位素微電池由于能量密度高、 使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來(lái)成為微機(jī)電系統(tǒng)電源的重點(diǎn)研發(fā)方向。
同位素微電池是微小型化的同位素電池，在微機(jī)電系統(tǒng)電源方面有廣泛的應(yīng)用前景。截至目前由文獻(xiàn)檢索可知，國(guó)內(nèi)外關(guān)于同位素微電池的文獻(xiàn)中提高微電池效率的方案主要是增大放置放射性材料空間的表面積，采用三維結(jié)構(gòu)，使單位投影面積上接受的輻射劑量提高從而增加同位素電池的輸出功率。事實(shí)上，以往技術(shù)中都未考慮β輻射的泄漏而造成微電池輸出效率的損失。
β射線由于其質(zhì)量很小而存在較強(qiáng)的反散射現(xiàn)象，β粒子的吸收和散射在工業(yè)上常用來(lái)測(cè)量帶材的厚度和作自動(dòng)控制用。通常反射系數(shù)在IOOkev能量量級(jí)以下，反射系數(shù)隨能量的減小而緩慢增大，對(duì)同樣能量的β粒子，不同的常用材料的反射系數(shù)相差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供提高β -Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中因同位素輻射β粒子的泄漏的不足，在封裝部分加入抗輻射的反射膜層結(jié)構(gòu)，從而盡可能的減小β粒子的泄漏，提高同位素微電池的轉(zhuǎn)化效率。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明為提高β -Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法
在β -Volt效應(yīng)同位素微電池的封裝外殼內(nèi)側(cè)鍍上0. 5微米的金膜層。
工作原理
由于以往的微電池設(shè)計(jì)方案中都未考慮β輻射的泄漏而造成微電池輸出效率的損失，顯然會(huì)降低微電池的轉(zhuǎn)化效率。采用對(duì)同位素釋放的高反射率的材料本方案各種金屬材料反射系數(shù)在IOOkev能量量級(jí)以下，反射系數(shù)隨能量的減小而緩慢增大，對(duì)同樣能量的β粒子，不同的常用材料的反射系數(shù)相差很大。工藝上易實(shí)現(xiàn)的常見(jiàn)金屬材料在入射電子能量在IOOkev以下的反射率=Al為0. 12、Cu為0. 27、Ag為0. 38 ；Au為0. 49。
顯然采用金材料能確保49%的逃逸能量返回同位素層，經(jīng)測(cè)算Ni63輻射電子的能量范圍輻射厚度在0. 5微米以內(nèi)，因此金鍍層的保守厚度選為0. 5微米，既考慮到防止能量自同位素電池泄露的防輻射的需要，又考慮到金作為貴金屬的制造成本。
由于Ni63對(duì)輻射β存在自吸收現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)Ni63金屬層時(shí)厚度選擇以臨界飽和吸收厚度為準(zhǔn)，加上反射結(jié)構(gòu)以后，同樣的微電池輸出功率條件下，可減小Ni63金屬層的厚度，使其小于臨界飽和吸收厚度，從而使反射回來(lái)的輻射能量得以補(bǔ)償由于放射性同位素的減少所致能量的減少，從而提高同位素微電池的轉(zhuǎn)化效率。
有益效果
在同位素電池輸出功率一定的條件下，本發(fā)明的方法可減少同位素材料的使用量，提高同位素電池的轉(zhuǎn)化效率。進(jìn)一步降低為電池的制造成本。對(duì)平板型Ni63輻射源而言，其單側(cè)鍍金層加上反射結(jié)構(gòu)以后，由于近50%的單側(cè)輻射能量反射回同位素電池的換能層，不考慮同位素層對(duì)反射能量的吸收時(shí)，理論上轉(zhuǎn)化效率可提高50%，綜合考慮放射性同位素層對(duì)反射能量的吸收和減小同位素層厚度對(duì)反射能量的利用率的提高后，同位素微電池的轉(zhuǎn)化效率可提高15%以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
以三明治型PN結(jié)同位素微電池為例，在該電池的封裝外殼內(nèi)側(cè)鍍上0.5微米的金材料反射層，鍍金后轉(zhuǎn)化效率提高15%以上。
權(quán)利要求
1.提高β-Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法，其特征在于 在β -Volt效應(yīng)同位素微電池的封裝外殼內(nèi)側(cè)鍍上0. 5微米的金膜層。
專利摘要
本發(fā)明為提高β-Volt效應(yīng)同位素微電池轉(zhuǎn)化效率的方法，屬于微機(jī)電系統(tǒng)的微電源領(lǐng)域。本發(fā)明的方法是在β-Volt效應(yīng)同位素微電池的封裝外殼內(nèi)側(cè)鍍上0.5微米的金材料反射層。在同位素電池輸出功率一定的條件下，本發(fā)明的方法可減少同位素材料的使用量，提高同位素電池的轉(zhuǎn)化效率可達(dá)15％以上；進(jìn)一步降低微電池的制造成本。
文檔編號(hào)G21H1/00GKCN101540214 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910082804
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年4月22日
發(fā)明者姜瀾, 朵英賢, 李遂賢, 陳海洋 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (2),