CN101246756B - 微通道板型复合同位素电池 - Google Patents

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Abstract

本发明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104-108量级。如果使用多极微通道板，电流还可再提高。

Description

微通道板型复合同位素电池
技术领域
本发明属于核技术应用——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、利用γ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γ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Ni-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。
发明内容
本发明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。
本发明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。
本发明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μA-mA量级，比普通初级同位素电池高104-108量级。如果使用多极微通道板，电流还可再提高。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
下面结合附图对本发明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1cm；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。

Claims (2)

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(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。
2.根据权利要求1所述的微通道板型复合同位素电池，其特征在于，微通道板(4)和第二辐射源(3)相距0.5cm-5cm，微通道板(4)与第二接收极(5)相距0.5cm-5cm，第一辐射源(1)和第一接收极(2)相距0.5cm-5cm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101552046B (zh) * 2009-05-04 2011-08-31 西安交通大学 复合型同位素电池
CN102543238A (zh) * 2011-12-29 2012-07-04 华北电力大学 一种α、β射线电容式核电池
JP6042256B2 (ja) * 2012-04-24 2016-12-14 ウルトラテック インク モバイル機器に用いるベタボルタイック電源
US9266437B2 (en) * 2012-07-23 2016-02-23 Ultratech, Inc. Betavoltaic power sources for transportation applications
US10290757B2 (en) * 2015-09-09 2019-05-14 Medtronic, Inc. Power source and method of forming same
CN105427913B (zh) * 2015-12-29 2017-05-17 兰州大学 一种基于pzt下的动态型同位素电池及其制备方法
CN105741900B (zh) * 2016-03-02 2017-11-03 京东方科技集团股份有限公司 微机电系统核电池
CN106409374B (zh) * 2016-05-11 2018-09-21 吉林大学 电场分离电离电荷式核电池
CN106941017B (zh) * 2017-04-10 2018-07-10 兰州大学 一种热离子-光电-热电复合式同位素电池及其制备方法
CN113871050B (zh) * 2020-12-10 2024-08-27 深圳先进技术研究院 一种基于微通道板的同位素电池及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118204A (en) * 1999-02-01 2000-09-12 Brown; Paul M. Layered metal foil semiconductor power device
WO2005053062A2 (en) * 2003-11-21 2005-06-09 Global Technologies, Incorporated Nuclear voltaic cell
CN101101797A (zh) * 2007-07-20 2008-01-09 大连理工大学 一种同位素电池制作方法及结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118204A (en) * 1999-02-01 2000-09-12 Brown; Paul M. Layered metal foil semiconductor power device
WO2005053062A2 (en) * 2003-11-21 2005-06-09 Global Technologies, Incorporated Nuclear voltaic cell
CN101101797A (zh) * 2007-07-20 2008-01-09 大连理工大学 一种同位素电池制作方法及结构

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
彭振驯等.一种复合型核电池的理论设计.《核技术》.2010,第33卷(第4期),308-311. *
徐江涛.双微通道板光电倍增管的研究.《真空科学与技术学报》.2000,第20卷(第5期),358-360. *
郝少昌等.核电池材料及核电池的应用.《原子核物理评论》.2006,第23卷(第3期), *

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