我们使用的Ni-63 的化学沉积配方如下：
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放射性Ni-63 放在氯化氢溶液中，HCl 的作用是保持溶液的浓度在所需要的pH 值范围。溶液装入一个瓶子里。将外层镀金，尺寸为3 毫米x 3 毫米的硅片浸没在溶液中。瓶子置于水浴中，保持水浴的温度在80-90 摄氏度。在金片上镀镍的时间持续15 分钟。
镀层可以通过以下几种方式改变沉积过程：
沉积速率可以通过水浴的温度来改变，最佳温度为80-90 摄氏度，较高的温度加速水浴 的蒸发，相应的降低沉积的速率。
镀层可以通过pH 值来控制，pH 值可以通过液体放射源数量来改变。因此，镀层的活性可以根据能量需求来改变。
给定时间内镀层的厚度取决于被镀金属块的表面机与镀液总体积之比。
最后，将电源和设备集成。把稳定的放射性同位素放在1MW UW TRIGA 反应堆中照射。我们在最初的实验中获得了含有Li-6 的玻璃球体（直径约为20 微米），当这些玻璃球体被照射后，锂衰变成氚。氚是弱的ß辐射源（平均能量为5.7KeV, 半衰期为12.3 年）。我们将0.25 克的玻璃球体放在铝制容器中照射约37 分钟，获得强度为2 毫居里的氚。铝制容器中装满水，以避免玻璃球体的过热。对照射过程作最坏的估计，此时的最高温度接近360 摄氏度，正好低于球体的熔点。
这些球体很容易处理，能够注入到设备的槽或者腔体中，因此可塑性较好。
第二阶段的成果
第二阶段的目标是评估不同的设计对设备效率的影响。我们通过改变设备的几何形状开始本阶段的研究。用许多的“格子”来取代槽。这是一种定型设计法，它增加了电源和设备之间的表面积。这种设计下图。
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第二优化方案和设备的设计相关，我们的目标是选择PN 接层的最佳深度。如果接层很深，ß粒子将不能穿透；接层太浅，降低了设备的性能。因此，我们用固态Ni-63 为放射源，测量了不同的接层深度所对应的设备功率。结果如下：
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可以看出，最佳的接层深度应为2-3 微米，这是Ni-63 所特有的。其他的同位素由于具有不同的粒子自由程，所以最佳的接层深度不同。
第三优化方案是使用液态放射源。在大多数情况下，液态放射源产生的部分含能ß离子被液体本身所吸收，不能致力于提高设备的功率。为了测量这种影响，我们在其中一台设备中使用了液态放射源，并且测量了输出功率。然后我们将液体蒸发，在表面形成Ni-63 的沉积层。测得的输出功率提高了25%。也就是说，在最初的实验中，由于液体的自吸收，输出功率降低了约25%（假设没有镍离子和液体一起蒸发）。
以玻璃球体氚做放射源也存在着类似的现象，在球体中，由氚产生的平均能ß辐射的自由程约为3 微米。当球体的半径明显增加时，输出功率会降低。我们估计了ß粒子从玻璃球体中的逃逸概率，结果如下：
曲线表明，球体的直径接近1 微米时，才能有明显数量的ß粒子从氚中逸出。
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发表于 2005-9-10 13:43
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