具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

鉴于目前的辐致荧光同位素电池存在能量转换效率偏低、光子收集效率低的问题，本申请发明人经过研究探索，提出以下实施例以解决上述问题。

请参阅图1，本申请实施例提供一种辐致荧光同位素电池100，包括同位素源10、第一闪烁体20以及第一光伏电池30。

第一闪烁体20为单晶材料构成的块状结构。第一闪烁体20的第一表面镀有第一金属反射层21。第一闪烁体20的第一表面与同位素源10的第一表面连接，第一闪烁体20的第二表面与第一光伏电池30的第一表面连接。第一闪烁体20的第一表面与第一闪烁体20的第二表面为相对面。也即，在辐致荧光同位素电池100中，第一闪烁体20紧贴在同位素源10与第一光伏电池30之间，且第一闪烁体20上镀有第一金属反射层21的一面与同位素源10连接。

其中，同位素源10为辐致荧光同位素电池100的射线能量源，其可以使用α源，β源，X源或γ源，具体的，同位素源包括但不限于Am-241(镅-241，一种α同位素)，Sr-90(锶-90，一种β辐射体)，Fe-55(铁-55，一种X源)，Cs-137(铯-137，一种γ源)等。同位素源10用于产生辐射能。

其中，第一闪烁体20为辐致荧光同位素电池100的辐射能-光能能量转换单元。也即，第一闪烁体20用于将辐射能转换为光能。第一闪烁体20为单晶材料构成的块状结构。可选地，第一闪烁体20的材料包括：CsI:Tl(掺铊碘化铯)、SrI2:Eu(碘化锶)或LaBr3:Ce(溴化镧)。采用CsI:Tl、SrI2:Eu或LaBr3:Ce材料的第一闪烁体20，其光子产额高，且容易构成块状结构的体单晶。一般的，上述材料的第一闪烁体20，其光子产额不低于60000光子每兆电子伏特。由于第一闪烁体20为块状结构的体单晶，因此，可在其表面进行抛光并镀上第一金属反射层21。抛光时，第一闪烁体20的第一表面的粗糙度应不大于10纳米。上述的第一金属反射层21的材料可以是低原子序数的金属，包括但不限于：Al(铝)，Ag(银)等。第一金属反射层21的厚度需控制在百纳米量级，以尽可能减少射线能量的吸收和增大光反射率。镀第一金属反射层21可以采用真空热蒸镀的方式。通过第一金属反射层21能够将第一闪烁体20所产生的部分发射至其第一表面的光反射至第一闪烁体20的第二表面，以便第一光伏电池30吸收。

需要说明的是，第一闪烁体20的材料包括但不限于上述的CsI:Tl、SrI2:Eu以及LaBr3:Ce，在其他实施例中，第一闪烁体20的材料还可以是LaBr3:Pr3+、LuI3:Ce3+或CaI2:Eu2+，其中，La为元素镧、Br为元素溴、Pr为元素镨、Lu为元素镥、I为元素碘、Ce为元素铈、Ca为元素钙、Eu为元素铕。对于第一闪烁体20采用何种材料，本申请不作限定。

其中，第一光伏电池30为辐致荧光同位素电池100的光能-电能能量转换单元。也即，第一光伏电池30用于将第一闪烁体20产生的光能转换为电能。由于在第一闪烁体20的第一表面镀有第一金属反射层21，进而使得有更多的光能够发射至第一光伏电池30上。也即，第一光伏电池30的第一表面所接收的光相比未增设第一金属反射层21时所接收的光更多。

可选地，本申请实施例还提供一种第一光伏电池30与第一闪烁体20的匹配的方式，其中，第一闪烁体20的发光范围为λ₁～λ₂。第一光伏电池30的材料的禁带宽度满足如下关系式：其中，E_g表示第一光伏电池30的材料的禁带宽度；λ₁、λ₂表示第一闪烁体20的发光波长，且λ₁<λ₂。也即，本申请实施例提供的辐致荧光同位素电池100，其第一光伏电池30的材料由第一光伏电池30所决定。通过上述关系使得第一光伏电池30在保证吸光范围完全覆盖第一闪烁体20发光范围的前提下尽可能地提高禁带宽度(也即，尽量使得)，进而提高了第一光伏电池30在弱光下的光伏效率。其中，第一光伏电池30的具体材料包括但不限于GaAs(砷化镓)，GaInP(镓铟磷)，AlGaInP(铝镓铟磷)，GaP(镓化磷)，InGaN(铟镓氮)等，其禁带宽度E_g在0.7eV-3.4eV范围内连续可调，以对应不同第一闪烁体20的发光截止波长λ₂。比如，第一光伏电池30采用AlGaInP，可对Al(铝)元素的含量进行调整，又比如第一光伏电池30采用InGaN，可对In(铟)和Ga(镓)的比例进行调整。

综上，在本申请实施例中，由于第一闪烁体20由单晶材料构成的块状结构，因此便于在其表面镀上一层第一金属反射层21。与现有技术相比，块状的体单晶结构发光效率更高更稳定，且通过第一金属反射层21，能够将第一闪烁体20产生的部分光反射至第一闪烁体20的第二表面，进而提高了第一光伏电池30的光子收集效率。

请参阅图2，可选地，为了进一步的提高第一光伏电池30的光子收集效率，第一闪烁体20的侧壁还设置有第二金属反射层22。也即，在第一闪烁体20除了第一表面以及第二表面的侧面上均设置有第二金属反射层22。需要说明的，为了便于区分，图2中的第二金属反射层22仅设置在了第一闪烁体的左侧以及右侧，位于第一闪烁体20的前侧以及后侧的第二金属反射层22并未示出。第二金属反射层22的材料可以是低原子序数的金属，包括但不限于：Al(铝)，Ag(银)等。第二金属反射层22的厚度需控制在百纳米量级，以尽可能减少射线能量的吸收和增大光反射率。镀第二金属反射层22可以采用真空热蒸镀的方式。通过第二金属反射层22使得第一闪烁体20将能够第一闪烁体20所产生的部分发射至侧壁的光反射至第一闪烁体20的第二表面。以便第一光伏电池30吸收。可以理解的是，由于第一闪烁体20除了第二表面均设置有第二金属反射层22，因此，第一闪烁体20所产生的部分光还可能通过多次反射最终射向第一闪烁体20的第二表面。通过该方式，能够进一步的提高了第一光伏电池的光子收集效率。

需要说明的是，第一金属反射层21可以与第二金属反射层22相同，也可以不同，比如第一金属反射层21的材料为Al，第二金属反射层22的材料为Ag。也可以第一金属反射层21和第二金属反射层22的材料均为Al。当然，第二金属反射层22的材料还可以是铜、铁等。第一金属反射层21和第二金属反射层22的厚度也可以根据实际来确定相同或者不同，或者对于第二金属反射层22的厚度不进行控制。此外，在其他实施例中，第二金属反射层22也可以仅设置在第一闪烁体20的其中一个侧壁，或者任意几个侧壁上，本申请均不作限定。

请参阅图3，可选地，为了对辐致荧光同位素电池进行保护，该辐致荧光同位素电池还包括封装管壳40。封装管壳40用于封装同位素源10、第一闪烁体20以及第一光伏电池30。具体的，可以通过导电银浆或锡焊等方式将第一光伏电池30固定在封装管壳40底部，然后在封装管壳40内部注入绝缘封装胶，起到对内部结构的防水、防潮、防震、防尘、散热等作用，封装胶类型可以为环氧类、有机硅类、聚氨酯以及紫外线光固化等封装胶。需要说明的是，当采用封装管壳40进行封装时，需要留出输出电极的位置。作为一种实施方式，本申请实施例所提供的辐致荧光同位素电池可以包括第一针脚50以及第二针脚60。第一针脚50通过引线与第一光伏电池30的第一表面连接；第二针脚60通过引线与第一光伏电池30的第二表面连接。引线可以是但不限于银浆或者焊锡，比如第一针脚50通过引线键合的方式与第一光伏电池30的第一表面连接。第二针脚60通过封装管壳40底部的银浆或者焊锡相连，进而连接第一光伏电池30的第二表面。

其中，第一光伏电池30的第一表面与第一光伏电池30的第二表面为相对面。第一针脚50以及第二针脚60从封装管壳40预留的输出电极的位置引出。该方式连接简单，且通过连接第一针脚50以及第二针脚60，便于辐致荧光同位素电池100直接进行使用。

在其他实施例中，辐致荧光同位素电池100也可以仅包括第一针脚50以及第二针脚60，而不包括封装管壳40。第一针脚50以及第二针脚60与辐致荧光同位素电池100的连接方式与上述实施例所阐述的连接方式相同，本申请不作赘述。

请参阅图4，可选地，本申请实施例还提供另一种双面反射源的辐致荧光同位素电池100。该辐致荧光同位素电池100的同位素源10为双面放射源。当同位素源10为双面放射源时，该辐致荧光同位素电池100还包括：第二闪烁体70以及第二光伏电池80。

其中，第二闪烁体70为单晶材料构成的块状结构。第二闪烁体70的第一表面镀有第三金属反射层71。第二闪烁体70的第一表面与同位素源10的第二表面连接。第二闪烁体70用于将辐射能转换为光能，第三金属反射层71用于将第二闪烁体70产生的光反射至第二闪烁体70的第二表面。其中，第二闪烁体70的第一表面与第二闪烁体70的第二表面为相对面。同位素源10的第一表面与同位素源10的第二表面为相对面。需要说明的是，对于第二闪烁体70以及第三金属反射层71的说明可以参考对第一闪烁体20以及第一金属反射层21的说明，本申请不作赘述。第二闪烁体70可以与第一闪烁体20材料、厚度均相同，也可以与第一闪烁体20材料、厚度不相同。第三金属反射层71可以与第一金属反射层21材料、厚度均相同，也可以与第一金属反射层21材料、厚度不相同，本申请不作限定。

其中，第二光伏电池80的第一表面与第二闪烁体70的第二表面连接。第二光伏电池80用于将第二闪烁体70产生的光能转换为电能。需要说明的是，对于第二光伏电池80的说明也可以参考在第一光伏电池30的介绍，本申请不作赘述。

综上，本申请实施例中提供又一种双面放射源的辐致荧光同位素电池100，在双面放射源的相对面均设置有闪烁体和光伏电池，两个闪烁体均为单晶材料构成的块状结构，且两个闪烁体与双面放射源连接的一面均镀有金属反射层。与现有技术相比，块状的体单晶结构发光效率更高更稳定，且通过金属反射层，能够提高光伏电池的光子收集效率。此外，采用双面放射源的辐致荧光同位素电池100能够在提高其电池容量的基础上，体积更小。

请参阅图5，可选地，为了进一步的提高第二光伏电池80的光子收集效率，第二闪烁体70的侧壁设置有第四金属反射层72。需要说明的，为了便于区分，图5中的第四金属反射层72仅设置在了第二闪烁体70的左侧以及右侧，位于第二闪烁体70的前侧以及后侧的第四金属反射层72并未示出。第四金属反射层72的材料可以是低原子序数的金属，包括但不限于：Al(铝)，Ag(银)等。第四金属反射层72的厚度需控制在百纳米量级，以尽可能减少射线能量的吸收和增大光反射率。镀第四金属反射层72可以采用真空热蒸镀的方式。通过第四金属反射层72使得第二闪烁体70能够将第二闪烁体70所产生的部分发射至侧壁的光反射至第二闪烁体70的第二表面。以便第二光伏电池80吸收。可以理解的是，由于第二闪烁体70除了第二表面均设置有第四金属反射层72，因此，第二闪烁体70所产生的部分光还可能通过多次反射最终射向第二闪烁体70的第二表面。通过该方式，能够进一步的提高了第二光伏电池80的光子收集效率。

需要说明的是，第一金属反射层21、第二金属反射层22、第三金属反射层71以及第四金属反射层72均可以采用相同的厚度、相同的材料，也可以采用不同的厚度，不同的材料，本申请不作限定。第二光伏电池80与第二闪烁体70材料的匹配关系也可以参考第一光伏电池30与第一闪烁体20材料的匹配关系，本申请不作赘述。

请继续参考图5，当采用双面放射源的辐致荧光同位素电池100时，该辐致荧光同位素电池100也可以包括封装管壳40、第一针脚50以及第二针脚60。其中，第一针脚50通过引线与第一光伏电池30的第一表面以及第二光伏电池80的第一表面连接。第二针脚通过引线与第一光伏电池30的第二表面以及第二光伏电池80的第二表面连接。第一光伏电池30的第一表面与第一光伏电池30的第二表面为相对面；第二光伏电池80的第一表面与第二光伏电池80的第二表面为相对面。该方式连接简单，且通过连接第一针脚50以及第二针脚60，便于双面放射源的辐致荧光同位素电池100直接进行使用。

请参阅图6，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种辐致荧光同位素电池制作方法，该方法包括：步骤S101-步骤S102。

步骤S101：获取已制备的同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池；其中，所述第一闪烁体的第一表面已镀有第一金属反射层。

可选地，通过如下步骤获取已制备的同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池，包括：根据所选择的初始同位素源的种类，确定初始第一闪烁体的种类；根据初始第一闪烁体的种类，确定第一光伏电池的种类；其中，初始第一闪烁体的发光范围为λ₁～λ₂；第一光伏电池的材料的禁带宽度满足如下关系式：其中，E_g表示第一光伏电池的材料的禁带宽度；λ₁、λ₂表示初始第一闪烁体的发光波长，且λ₁<λ₂；根据蒙特卡洛模拟方法，确定初始同位素源、初始第一闪烁体以及第一金属反射层的厚度；根据初始同位素源、初始第一闪烁体以及第一金属反射层的厚度，对初始同位素源、初始第一闪烁体进行加工，得到已制备的同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池。

也即，首先确定同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池的种类。确定的方式为：首先选择一种初始同位素源，然后基于该初始同位素源选择初始第一闪烁体的材料，具体的，该初始第一闪烁体在该放射源发出的射线辐照下拥有不低于60000光子每兆电子伏特的光子产额，且该初始第一闪烁体的材料可以被加工成块状或片状单晶，并进行表面抛光。然后基于确定的初始第一闪烁体的材料，确定第一光伏电池的种类。第一光伏电池的材料的禁带宽度满足如下关系式：其中，第一光伏电池30的具体材料包括但不限于GaAs,GaInP，AlGaInP，GaP，InGaN等，其禁带宽度E_g在0.7eV-3.4eV范围内连续可调，以对应不同第一闪烁体20的发光截止波长λ₂。比如，第一光伏电池30采用AlGaInP，可对Al元素的含量进行调整，又比如第一光伏电池30采用InGaN，可对In和Ga的比例进行调整。然后，选择可加工的第一金属反射层，并确定出初始同位素源、初始第一闪烁体以及第一金属反射层的厚度。使用的方法为蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟计算。确定的标准：1.初始同位素源自吸收效应与输出功率相平衡，确保电池总效率最大化。2.初始第一闪烁体的厚度应确保至少能够吸收90％以上的射线能量。3.第一金属反射层的厚度应保证光反射率大于95％的同时减少对射线能量的吸收。确定好尺寸初始同位素源切割初始同位素源、初始第一闪烁体以及第一金属反射层，并使用真空热蒸镀等方法在初始第一闪烁体的第一表面镀上对应厚度的第一金属反射层，进而得到制备好的同位素源和第一闪烁体，需要说明的是，第一光伏电池仅需确定出其种类即可，也即，根据初始第一闪烁体的材料即可确定出第一光伏电池。

步骤S102：将第一光伏电池的第一表面与第一闪烁体的第二表面连接，将第一闪烁体的第一表面与同位素源的第一表面连接。

在获取到已制备的同位素源、第一闪烁体以及第一光伏电池后，将辐致荧光同位素电池进行组装。具体的，将第一光伏电池的第一表面与第一闪烁体的第二表面连接，将第一闪烁体的第一表面与同位素源的第一表面连接。

可选地，当辐致荧光同位素电池还包括封装管壳、第一针脚、第二针脚时，在步骤S102后，该方法还包括：通过导电银浆或锡焊等方式将第一光伏电池固定在封装管壳底部，第一针脚通过引线键合的方式与第一光伏电池的第一表面连接。第二针脚通过封装管壳底部的银浆或者焊锡相连，进而连接第一光伏电池的第二表面。完成后在封装管壳内注入绝缘封装胶，起到电池的防水、防潮、防震、防尘、散热等作用，封装胶类型可以为环氧类、有机硅类、聚氨酯以及紫外线光固化等封装胶，最后将管壳加盖固定，完成整个电池的制备过程。

综上所述，通过本申请实施例提供的辐致荧光同位素电池制作方法所制备出的辐致荧光同位素电池可同时具有高光子产额以及光收集效率的闪烁体结构，以及一种与之匹配的具有高弱光效率的光伏电池来提高辐致荧光同位素电池的总能量转换效率。与目前的技术相比，提高了能量转换效率。

最后，需要说明的是，在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。