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辐伏电池用两种换能单元材料的辐射损伤效应

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辐伏电池用两种换能单元材料的辐射损伤效应 目 摘要 Abstract 录 第一章绪论………………………………………………………………………………………………1 1.1肛辐射伏特效应同位素电池………………………………………………………………………1 1.1.1背景……………………………………………………………………………………………………………………….1 1.1.2原理及结构…………………………………………………………………………………2 1.1.3研究进展…………………………………………………………………………………….5 1.2辐伏电池的辐射损伤………………………………………………………………………………9 1.3选题目的及意义………………………………………………………………………………….11 1.4论文研究内容及技术路线……………………………………………………………………….13 第二章理论模拟………………………………………………………………………………………….15 2.1 GEANT4程序…………………………………………………………………………………………………………………..1S 2.2模拟对象和参数设置……………………………………………………………………………16 2.3模拟结果和分析…………………………………………………………………………………18 2.4结论………………………………………………………………………………………………………………………………23 第三章直接转换机制下的辐射损伤…………………………………………………………………….25 3.1直接转换机制…………………………………………………………………………………….25 3.2实验设计…………………………………………………………………………………………25 3.3实验结果…………………………………………………………………………………………28 3.3.1初始输出性能…………………………………………………………………………….28 3.3.2耐辐射性能……………………………………………………………………………….29 3.4辐射损伤分析表征………………………………………………………………………………33 3.4.1 3.4.2 3.4.3 ESR分析……………………………………………………………………………………………………………33 XPS分析……………………………………………………………………………………………………………35 C-V分析……………………………………………………………………………………………………………40 3.5结论………………………………………………………………………………………………………………………………40 第四章间接转换机制中陶瓷材料的辐射损伤………………………………………………………….43 4.1间接转换机制…………………………………………………………………………………….43 4.2实验选材设计……………………………………………………………………………………44 4.3辐照及表征实验…………………………………………………………………………………45 4.3.1 4.3.2 Eu:Y203……………………………………………………………………………………………………………..45 Ce:Y-AG陶瓷……………………………………………………………………………47 4.4结论………………………………………………………………………………………………………………………………52 Ⅵ 万方数据 辐伏电池用两种换能单元材料的辐射损伤效应 第五章结论及后续研究方向…………………………………………………………………………….s3 5.1主要结论…………………………………………………………………………………………S3 5.2后续研究方向……………………………………………………………………………………54 参考文献……………………………………………………………………………………………………s5 致 谢………………………………………………………………………………………………………………………………………60 附录参加学术交流及发表论文情况…………………………………………………………………….6l ⅥI 万方数据 辐伏电池用两种换能单元材料的辐射损伤效应 第一章绪论 1.1 p-m射伏特效应同位素电池 1.1.1背景 爱因斯坦质能方程E--mc2显示了核能具有高能量密度特性,该特性可满足人类对能 源剧烈增长的需求。核能包括聚变能、裂变能和衰变能三种形式,其中裂变能是最为熟 知的核电发电,聚变能正在被多个国家联合进行科学研究,期望实现可控发电,而衰变 能的形式却常常被人忽略。事实上放射性物质衰变能已被广泛地应用于日常生活。目前 各种核技术应用(包括医学、农业、工业、食品卫生等)基本都可归结为放射性衰变能 的应用。随着科学发展对能源的苛刻要求,使得衰变能在科学发展和日常生活中的重要 性越发突出,在一些特定领域还具有不可替代的应用。其中最为直接的衰变能的应用当 属放射性发光材料【l】和同位素电池【2】。放射性发光材料应用在如会场应急指示牌等场合, 在生活中较为常见;丽放射性同位素电池暂时仅处于特殊场合的应用。 放射性同位素电池(Radiation Isotope Battery,RIB)是一种利用放射性同位素自身的 衰变能来直接或间接产生电能输出的供能装置。放射性同位素电池的研究开始于1913 年,英国物理学家Moseley.H.J提出采用两电极收集辐射衰变产生的带电粒子,将辐射 衰变能转换成电能的直接充电概念性同位素电池【3】。在提出直接充电机制的同位素电池 之后的几十年,先后又提出了热电转换等多种转换机制同位素电池【4】。在20世纪五六十 年代美苏深空探索竞争的需求牵



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