діоактивні матеріали при радіоактивному розпаді можуть випускати різні види випромінювання. Для забезпечення безпеки обігу, зберігання, транспортування, і для їх виявлення в об'єктах найбільш істотні чотири види випромінювань:
? альфа випромінювання;
? бета випромінювання;
? гамма випромінювання;
? нейтронне випромінювання.
При всьому розмаїтті радіоактивних речовин, вибір оптимального радіоізотопа для використання в автономних джерелах живлення, не є простим завданням, оскільки абсолютна більшість ізотопів випускає кілька видів випромінювань, включаючи шкідливе для здоров'я людини, гамма випромінювання. Тому до радіоактивного речовині пред'являється великий комплекс вимог:
? в процесі розпаду не повинно утворюватися гамма і нейтронне випромінювання;
? радіоактивний матеріал повинен бути? - або? - джерелом;
? період напіврозпаду не менше 10 років;
? максимальна енергія іонізуючих часток не повинна перевищувати енергію дефектоутворення в кремнії, щоб не завдавати радіаційні пошкодження, які призводять до зниження часу життя носіїв заряду.
Отже, максимальний струм і термін служби будуть у зворотній залежності від періоду напіврозпаду і енергії частинок.
6.1.1 Альфа джерела
Альфа частки володіють великою масою і при зіткненнях з електронами атомних оболонок відчувають дуже невеликі відхилення від свого первісного напрямку і рухаються майже прямолінійно. Альфа випромінювання характеризується малою проникаючою здатністю і сильним іонізуючим дією, пробіги альфа часток в речовині дуже малі, у частинки з енергією 4 МеВ довжина пробігу в повітрі приблизно 2,5 см.
Внаслідок цього альфа випромінювання не представляє ніякої небезпеки при зовнішньому опроміненні, так як не може проникнути навіть через поверхневий шар шкіри. Альфа джерела мають дві основні переваги: ??
? володіють великою питомою потужністю;
? практично не вимагають спеціальних заходів захисту.
Один з найбільш вивчених джерел є полоній, він є чистим альфа випромінювачем. Енергія альфа часток полонію перетворюється на теплову енергію, яку можна використовувати, для обігріву і для перетворення в електрику. У полонію найвища питома потужність, 1210 Вт/см3. Обмеженням полонію є відносно малий період напіврозпаду всього 138 днів, що позначається на терміні служби радіоізотопних джерел з полонієм.
Енергію альфа джерел використовують в космосі. Ізотоп полонію застосовують в енергетичних установках деяких штучних супутників. Зокрема, його застосовували в якості джерела альтернативного палива в космічному апараті Cassini [46].
У таблиці 3 представлені основні характеристики найбільш поширених альфа джерел [47].
Таблиця 3 - Альфа джерела
РадіоізотопПеріод напіврозпаду, летСредняя енергія частинок, МеВГадоліній - 148933,16Полоній - 2091024,88Уран - 23268,938,3Плутоній - 23887,745,48Амеріцій - 2414325,49Самарій - 1461е82,53Протактіній - 231327605,14
Як видно з таблиці 3, альфа джерела, які мають відповідний період напіврозпаду, не підходять для прямого перетворення по вимоги максимальної енергії частинок. При таких енергіях перетворювач буде швидко деградувати і тому альфа джерела не можуть використовуватися в перетворювачах іонізуючого випромінювання на основі кремнієвих структур.
. 1.2 Бета джерела
При проходженні через речовину? частинки легко розсіюються в речовині, у зв'язку, з чим траєкторія в 1,5? 4 рази перевищує пройдену товщину шару речовини. Порівняно з ? випромінюванням, іонізуючу дію? частинок на одиницю довжини пройденого шляху в речовині менше, а їх проникаюча здатність, більше. Однак вона не дуже велика, від потоку? частинок, максимальна енергія яких 2 МеВ, повністю захищає шар алюмінію завтовшки 3,5 мм. Внаслідок слабкої проникаючої здатності зовнішнє бета-випромінювання може вражати, як правило, тільки шкірні покриви і очі людини.
Найбільш дослідженим і використовуваним в світі радіоізотопом для радіоізотопних генераторів є стронцій - 90 [48, 49]. Ізотоп Sr90 використовується для створення атомних батарей, і для генераторів з тепловим циклом [50]. Ізотоп Sr90 має період напіврозпаду 28,1 року, є чистим бета-випромінювачем, з середньою енергією бета частинок 196 кеВ. Утворюється при розподілі урану в ядерно-енергетичних установках і при вибухах.
Перспективним Радіоматеріали є тритій, оскільки є найбільш безпечним з усіх бета джерел. Це безбарвний газ, ядро ??якого складається з одного протона і двох нейтронів. Максимальна енергія частинок 18 кеВ, період напіврозпаду 12,33 року, питома активність 96,20 Кі/г. Тритій утворюється у верхніх шарах атмосфери в результаті взаємодії нейтронів вторинного космічного випромінювання з ядрами атомів азоту; термоядерних реакцій, здійс...
