辐致光伏效应同位素电池中辐致荧光换能材料的辐照损伤效应研究

辐致光伏效应同位素电池具有结构紧凑、可小型化、换能材料可选范围宽等独特优势,被视为辐射粒子转换型同位素电池的典型代表。辐致荧光换能材料是影响辐致光伏效应同位素电池性能的关键一环,其辐照稳定性是确保电池能够长期高效服役的前提。基于此,本文选取辐致光伏效应同位素电池中的典型辐致荧光换能材料——ZnS:Cu作为研究对象,重点探讨了ZnS:Cu荧光层在经受不同强度与类型的射线粒子辐照前后的发光性能,对比辐致荧光光谱、发光强度及相应同位素电池电学性能的变化情况。经测试研究,ZnS:Cu荧光层的耐辐照性能较为良好,在分别经受200 keV、1.25×10^(14) cm^(-2)的质子和100 keV、4.32×10^(16) cm^(-2)的电子辐照后,其发射光谱的峰值光强相比于未辐照时仅衰减了15.23%和13.94%。同时发现辐照损伤效应会引起辐致荧光强度衰减,这也是导致电池电学性能下降的内在原因。而一定强度的伽马辐照可以促进ZnS:Cu荧光层的辐致发光性能,其中基于丙烯薄膜的ZnS:Cu荧光层受辐照剂量为871.0 kGy的伽马辐照后,相应的辐致光伏效应同位素电池的最大输出功率提升了24.59%。本工作对辐致荧光换能材料及相关器件的辐照稳定性评估与性能优化等方面的研究具有积极的促进作用。