перетворення в два етапи. У цьому випадку енергія радіоактивного розпаду (альфа - або бета - частинки) спочатку перетвориться у видиме або легкий ультрафіолетовий спектр випромінювання з використанням люмінесцентних матеріалів. Потім світло, що виходить від люмінофора перетворюється в електрику фотогальванічними перетворювачами.
Цей метод може здаватися менш ефективним ніж пряме перетворення, однак, у цього методу є свої переваги. Розглянемо основні переваги непрямого перетворення з використанням радіоізотопних джерел. По-перше, можуть використовуватися альфа ізотопи з високою енергією альфа-частинок. Альфа частинки забезпечують більш високу питому потужність (на одиницю поверхні) в порівнянні з бета-частинкою. По-друге, радіолюмінесценція завдає пошкоджень матеріалу перетворювача.
Енергетична ефективність для будь-якої батареї з непрямим перетворенням залежить від того, як добре підібрані максимуми спектральної характеристики напівпровідникового перетворювача до емісійних максимумів люмінесцентного матеріалу. Світло від люмінофора може бути отриманий:
порошкової сумішшю містить радіоізотоп і люмінесцентний матеріал;
часточками люмінофора, впровадженими в грати радіоізотопа;
сумішшю газоподібних радіоізотопів (H3 або Kr85) з інертними газами;
герметичній скляній капсулою, внутрішня поверхня якої покрита люмінофором, а порожнина заповнена газоподібним тритієм;
аерогелем насиченим тритієм з частинками люмінофора.
В роботі [9] досліджувався непряме перетворення альфа часток. Шар люмінофора оптично пов'язаний з фотоелектричним пристроєм, як показано на малюнку 4.
Малюнок 4 - Схема непрямого перетворювача альфа часток
Шари з різними поверхностнимі плотностями були виготовлені з фосфору. Оптимальна товщина шару повинна бути приблизно дорівнює глибині проникнення частинок в люмінофорі, оскільки товсті шари мають самопоглибленого і розсіюванням світла. Для отримання максимального ККД для альфа-джерел необхідні менш щільні шари люмінофора, ніж для бета-джерел.
Для підвищення фотонного потоку від люмінофора використовувалася алюмінієва фольга товщиною близько 1мм, при цьому вихідна потужність збільшилася на 60%. При послідовному з'єднанні осередків був досягнутий струм короткого замикання 14 мкА і напруга 2,3 В, потужність такої батареї живлення склала 21 мкВт.
Іншим способом не прямої перетворення енергії альфа-частинки в електричну енергію служить розробка авторів роботи [10]. Цинковий сульфід і Pm147 використовувався як матеріали люмінофора і радіоізотопу. Початкова ефективність перетворення дуже швидко знижувалася зі зменшенням потоку фотонів, повна ефективність приладу становила приблизно 0.05%. Головний недолік цієї системи - це швидке накопичення дефектів люмінесцентного матеріалу під дією іонізуючого випромінювання.
Відносно недавно були запропоновані нові конструкції, засновані на хвилеводі (малюнок 5). Хвилеводи покриті тонкими металевими відображають покриттями, здійснюються у вигляді волокон або пластин. Ідея використовувати хвилеводи прийшла з сонячної
енергетики [11]. Ізотоп або розчин його містить випускає бета-частинки, бета-частинки проникають в люмінофор, генеруючи фотони, які відбиваючись від поверхні хвилеводу, прямують у бік вихідного вікна. Радіаційно-стійке вікно з боросилікатного скла запобігає дифузії радіоізотопа.
Малюнок 5 - Схема непрямого перетворювача з використанням хвилеводу
Ефективність перетворення іонізуючого випромінювання в системах, заснованих на хвилеводах, збільшується за рахунок збільшення інтенсивності падаючого світлового потоку на фотогальванічний елемент.
Основні переваги хвилеводів:
напівпровідник не береться іонізуючого випромінювання
збільшена ефективність перетворення за рахунок збільшеного світлового потоку;
хвилеводи можуть бути спроектовані для оптимального перетворення бета або альфа часток і мати відповідну форму для фотоперетворювача;
фотогальванічні елементи можуть бути підібрані під випромінюючі спектри люмінесцентних матеріалів;
є можливість з'єднання радіоізотопа і люмінофорів;
Для мініатюризації батарей замість газу тритію вигідно використовувати трітід титану. Така технологія вимагає порошкового або тонкопленочного люмінофора, обложеного на прозорій підкладці, потім може бути завдано аморфний кремнієвий шар. Тонкоплівкові люмінофори з товщиною, рівній пробігу бета-частинок, мають перевагу по зменшеному розсіюванню; вони використовуютьс...
