本發(fā)明涉及放射性同位素電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種高效的基于氣態(tài)放射源的同位素電池。

背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)尚不具備商用的放射性同位素電池生產(chǎn)能力。國際上商用的放射性同位素電池主要有同位素?zé)犭婋姵睾洼椃姵貎煞N。其中同位素?zé)犭婋姵睾茈y小型化。小型化的電池僅有輻伏電池一種。當(dāng)前研究中輻伏電池主要存在三個問題，一是輸出功率非常低在幾十nw量級；二是電池壽命非常短，遠(yuǎn)低于同位素的半衰期；此外，電池的能量轉(zhuǎn)化效率也非常低。以上幾種因素導(dǎo)致了其應(yīng)用范圍非常有限。近10年有研究者提出了輻射發(fā)光聯(lián)合光伏效應(yīng)的同位素電池，在物理結(jié)構(gòu)上將放射能吸收材料和電能產(chǎn)生單元實(shí)現(xiàn)分離，因而有效避免了電能產(chǎn)生單元的輻照損傷，大大提高了同位素電池的壽命。輻射發(fā)光聯(lián)合光伏效應(yīng)的同位素電池在國內(nèi)外還比較少見。在國外有使用固態(tài)放射源激發(fā)惰性氣體發(fā)光，然后用光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)；然而由于固態(tài)放射源的自吸收效應(yīng)非常高，導(dǎo)致放射性元素的載入量很低，因此電池的輸出功率很低，電池的能量轉(zhuǎn)化效率也不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高效的基于氣態(tài)放射源的同位素電池。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種高效的基于氣態(tài)放射源的同位素電池，包括帶有嵌槽的電池底座，安置于電池底座的嵌槽內(nèi)的放射光源支架，安置于放射光源支架上的至少一個放射源輻射發(fā)光單元，扣置于電池底座的嵌槽上將其內(nèi)外阻隔的透鏡，與電池底座連接的輸出端支架，以及安置于輸出端支架上并與透鏡位置匹配的用于輸出電能的光電轉(zhuǎn)換單元，其中，所有放射源輻射發(fā)光單元發(fā)出的光線經(jīng)透鏡聚集后全部投射在光電轉(zhuǎn)換單元上。進(jìn)一步地，所述放射源輻射發(fā)光單元包括固定于放射光源支架上的封閉的透明容器，生長于透明容器內(nèi)壁上的輻射發(fā)光層，以及充滿透明容器內(nèi)部的氣態(tài)放射源。在進(jìn)一步的改進(jìn)中，所述輻射發(fā)光層內(nèi)還可增加設(shè)置反射膜層，該反射膜層對放射性粒子可自由通過，對可見光為單向，如此可增強(qiáng)該發(fā)光單元的發(fā)光效率。具體地，所述氣態(tài)放射源為放射性同位素。具體地，所述輻射發(fā)光層由輻射發(fā)光材料構(gòu)成，如熒光或磷光材料。具體地，所述透明容器為呈柱狀的玻璃容器或石英玻璃容器。為了提高對輻射光線的收集，所述電池底座內(nèi)還設(shè)有與所述嵌槽連通的反光槽，所述反光槽的底面為反光曲面。優(yōu)選地，至少一個所述放射源輻射發(fā)光單元位于所述反光曲面的焦點(diǎn)處。優(yōu)選地，至少一個所述放射源輻射發(fā)光單元位于所述透鏡的光心處。以便于提高光線收集強(qiáng)度。為了提高支撐強(qiáng)度，所述輸出端支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有用于支撐光電轉(zhuǎn)換單元的斜支部。為了進(jìn)一步提高光線的收集，所述輸出端支架的內(nèi)壁表面為反光面。通常地，所述輸出端支架的形狀大小與所述電池底座相匹配，與光電轉(zhuǎn)換單元共同構(gòu)成一個相對封閉的供光線反射收集的空間，透鏡便處于該空間內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）本發(fā)明構(gòu)思巧妙，利用同位素放射源激發(fā)輻射發(fā)光材料發(fā)光，結(jié)合光學(xué)原理由透鏡將光線聚集在光電轉(zhuǎn)換單元上實(shí)現(xiàn)電能的輸出，極大地提高了光電轉(zhuǎn)換單元表面的光強(qiáng)度，而現(xiàn)有光電轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換效率不是恒定值，會隨著光強(qiáng)度的增加而提高，從而大幅度提高了光電轉(zhuǎn)換效率（至少一個數(shù)量級），進(jìn)而提高了同位素電池的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率，同時還減小了光電轉(zhuǎn)換單元的有效面積，降低了系統(tǒng)成本，并且本發(fā)明應(yīng)用性好，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，成本低廉，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合推廣應(yīng)用。（2）本發(fā)明采用氣態(tài)放射源作為輻射輸出，大大降低了放射源的自吸收效率，有效地提高了放射能的利用率，進(jìn)而提高光強(qiáng)，從而提高電池的輸出功率。（3）本發(fā)明還通過設(shè)計反光槽和反光曲面，加強(qiáng)對放射源輻射發(fā)光單元散發(fā)光線的收集，進(jìn)一步提高光強(qiáng)度，從而提高電池輸出效率。（4）本發(fā)明采用了放射源和光電轉(zhuǎn)換單元的分離技術(shù)，有效避免了光電轉(zhuǎn)換單元的輻照損傷，大大提高了同位素電池的壽命。（5）本發(fā)明放射性同位素電池，具有電池壽命長、能量密度高、維護(hù)成本低和抗干擾能力強(qiáng)的顯著優(yōu)點(diǎn)，可以作為某些極端環(huán)境如深太空、深海探索，極地探險、封閉系統(tǒng)如心臟起搏器等的能源供給。該電池依靠放射性同位素衰變產(chǎn)生的能量工作，因此不需要額外的能量供給如光、熱、振動等，故應(yīng)用范圍極為廣泛。電池的壽命取決于放射性同位素的種類，由于該結(jié)構(gòu)解決了輻照損傷問題，因此電池壽命要遠(yuǎn)高于放射性同位素的半衰期。一經(jīng)植入系統(tǒng)，整個電池壽命期內(nèi)不需更換。尤其適用于心臟起搏器等需要超長時間供應(yīng)的場合，可有效降低系統(tǒng)維護(hù)成本。該電池的能量密度高，適用于太空探索等對能量密度要求高的場所，有利于降低發(fā)射成本。整個電池抗外界干擾能力強(qiáng)，可在振動、電磁干擾、高溫、低溫、和密封系統(tǒng)工作。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的剖視圖。圖3為本發(fā)明的四分之一剖面軸測圖。圖4為本發(fā)明中放射源輻射發(fā)光單元的截面示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。實(shí)施例如圖1至圖4所示，該高效的基于氣態(tài)放射源的同位素電池，包括帶有嵌槽2的電池底座1，安置于電池底座的嵌槽內(nèi)的放射光源支架3，安置于放射光源支架上的至少一個放射源輻射發(fā)光單元4，扣置于電池底座的嵌槽上將其內(nèi)外阻隔的透鏡5，與電池底座連接的輸出端支架6，以及安置于輸出端支架上并與透鏡位置匹配的用于輸出電能的光電轉(zhuǎn)換單元7，其中，所有放射源輻射發(fā)光單元發(fā)出的光線經(jīng)透鏡聚集后全部投射在光電轉(zhuǎn)換單元上。為了提高對輻射光線的收集，所述電池底座內(nèi)還設(shè)有與所述嵌槽連通的反光槽8，所述反光槽的底面為反光曲面9。為了提高支撐強(qiáng)度，所述輸出端支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有用于支撐光電轉(zhuǎn)換單元的斜支部10，為了進(jìn)一步提高光線的收集，所述輸出端支架的內(nèi)壁表面為反光面。進(jìn)一步地，所述放射源輻射發(fā)光單元包括固定于放射光源支架上的封閉的透明容器11，生長于透明容器內(nèi)壁上的輻射發(fā)光層12，以及充滿透明容器內(nèi)部的氣態(tài)放射源13。在進(jìn)一步的改進(jìn)中，所述輻射發(fā)光層內(nèi)還可增加設(shè)置反射膜層，該反射膜層對放射性粒子可自由通過，對可見光為單向，如此可增強(qiáng)該發(fā)光單元的發(fā)光效率。具體地，所述氣態(tài)放射源為放射性同位素。所述輻射發(fā)光層由輻射發(fā)光材料構(gòu)成，如熒光或磷光材料。所述透明容器為呈柱狀的玻璃容器或石英玻璃容器。優(yōu)選地，至少一個所述放射源輻射發(fā)光單元位于所述反光曲面的焦點(diǎn)處，至少一個所述放射源輻射發(fā)光單元位于所述透鏡的光心處。以便于提高光線收集強(qiáng)度。本發(fā)明工作時，利用放射性元素衰變產(chǎn)生的能量工作。放射性元素自發(fā)衰變的時候產(chǎn)生高能的放射性粒子；放射性粒子各項(xiàng)同性地向各個方向發(fā)射；當(dāng)放射性粒子入射到由輻射發(fā)光材料構(gòu)成的輻射發(fā)光層中時，會在輻射發(fā)光材料中激發(fā)熒光或者磷光；材料發(fā)出的光透過透明容器，經(jīng)透鏡收集匯聚之后，聚集在光電轉(zhuǎn)換單元上；光電轉(zhuǎn)換單元將光吸收，產(chǎn)生光生載流子，然后產(chǎn)生電流。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，但凡采用本發(fā)明的設(shè)計原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動而作出的變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。