挂镀法制备镍-63放射源工艺研究

为了解决传统电沉积工艺制备镍-63放射源过程中出现的效率低、装置复杂等问题。以氯化镍(Ni-63)为原料,以镍为衬底,结合挂镀工艺开发了一套高效制备镍-63放射源的工艺。研究电镀液的pH、电镀温度、电镀时间、电镀电流密度对镍-63放射源产品质量的影响。在氯化镍(Ni-63)浓度为7 g/L,pH为1~3、电镀温度为常温、电镀时间为180 s、电流密度为6.5 mA/cm^(2)的条件下,制备镍-63放射源。结果表明,该工艺与传统的电沉积工艺相比,摆脱电镀槽设计的限制,克服传统电沉积工艺中电镀器具设计复杂的缺点,可以灵活的设计放射源活性区的形状,解决了生产过程需要频繁拆卸电镀器具的问题,同时提升了生产效率。

^(63)Ni毒剂报警源制备工艺的研究

离子迁移谱技术是现场快速检测化学战剂的有效手段,^(63)Ni毒剂报警源是离子迁移谱技术常用的离子化源。为进行^(63)Ni毒剂报警源的制备,设计活度测量和电镀装置,优化电镀参数,并进行平行性实验和牢固性测试。结果表明,最佳电镀条件为温度20℃、电流密度20 mA/cm^(2)、pH 2~3、电镀时间10 min;平行性实验和牢固性测试显示,该方法制备的放射源一次电镀合格率达100%,镀层和镍片结合牢固。该方法制备的放射源满足离子迁移谱技术对离子化源的需求。

沾化凹陷渤南洼陷沙一段湖相富有机质烃源岩岩石学与孔隙结构特征:以罗63井和义21井取心段为例

以沾化凹陷渤南洼陷罗63井和义21井沙一段取心段为例,依据研究样品的热解、全岩与黏土矿物X射线衍射、有机岩石学、孔隙度、氩离子抛光+扫描电镜以及微孔隙结构等分析结果,开展了沙一段湖相富有机质烃源岩岩石学与孔隙结构特征研究,结果表明:罗63井和义21井沙一段取心段富有机质烃源岩主要由碳酸盐矿物、黏土矿物和石英组成,另含少量长石、黄铁矿和石膏,其中黏土矿物主要由伊/蒙混层、伊利石组成,由取心段顶部至底部,碳酸盐矿物质量分数明显增高,而黏土矿物和石英则显著降低,呈现由钙质或灰质泥岩至演变为泥质灰岩的特征,岩石构造类型包括层状、纹层状和块状3类;罗63井和义21井沙一段取心段富有机质烃源岩平均孔隙度分别为2.09%和4.43%,具纹层状构造的烃源岩具有相对高的孔隙度;主要发育矿物基质孔隙(即粒间孔隙和粒内孔隙)和裂缝型孔隙两大类,而有机质孔隙不发育,孔隙半径从十几微米至几纳米的孔隙均有分布,以发育孔径50nm以上的宏孔为主。

电沉积法制备镍-63放射源工艺研究

微型核电池用镍-63放射源要求放射源表面发射率高、镀层薄、衬底小,以小体积、高比活度、低镍浓度的镍-63溶液作为电沉积液,建立一种直流恒流电沉积制备镍-63放射源的方法。采用该方法,衬底为紫铜材质、Ni^(2+)浓度为1 g/L、电沉积液pH为3.5~4.5、氨基磺酸浓度为0.1 g/L条件下电沉积1 h,电沉积率可达95.8%。制备的镍-63放射源源片镀层紧密、光亮,厚度0.3~1.6μm,其表面发射率最高可达2.40×10^(7)s^(-1)·(2πSr)^(-1),活度最高可达1.89×10^(9)Bq,满足微型核电池的应用需求。同时,通过对剩余电沉积液进行回收、组分调节,实现了电沉积液的重复利用,减少了镍-63原料的浪费。

强^(63)Ni片状源β粒子发射率的测量方法

用于63 Ni辐生伏特电池的片状63 Ni源β粒子发射率存在难于测量的问题,本文根据闪烁探测器的测量原理建立了闪烁电流法的相对测量方法。利用该测量方法对自制的63 Ni源的发射率进行了测量,对所测结果进行了分析,初步认为闪烁电流法是一种用于测量高发射率片状63 Ni源β粒子发射率的可行方法。

从废旧^(63)Ni放射源中回收^(63)Ni原料技术

为了从废旧63 Ni放射源中回收63 Ni原料,对物理方法、化学方法和电化学方法优缺点进行比较后确定了电化学方法为较优工艺,本研究优化得到电化学法退镀液的组成、浓度以及工艺参数,该方法回收的63 Ni原料比活度较高,可以重新用于63 Ni源的生产。

基于MEMS的放射性同位素电池的设计与实现

介绍了放射性同位素63Ni同位素微电池(radioisotope micro battery)的工作原理、结构和性能指标,建立了电池电流的计算公式。针对传统同位素微电池的倒三角直槽型或倒金字塔型能量转换结构表面积较小的缺陷,设计了一种垂直侧壁方孔阵列型的能量转换结构,增大了其表面积,得到最佳结深范围2μm^3μm,最佳掺杂浓度NA=1020/cm3,ND=1017/cm3。在此基础上加工出63Ni同位素微电池,并对其进行测试性能,得到开路电压Voc=127 mV,电流密度JSC=4 nA/mm2,功率密度Pm=0.41 nW/mm2,与设计结果相符。

基于镍-63硅基辐伏能量转换结构初探

针对辐射伏特效应同位素微电池研究中所面临的主要问题——辐伏转换效率提高与辐射损伤这一相互制约的矛盾体,利用单晶硅低能电子辐照感生缺陷行为研究,结合两种PIN结构的电学性能测试,提出I区掺杂浓度为2×10^(12)cm^(-3)的P^+I(N-)N^+器件符合P,N型硅辐射损伤效应预测结果.并以此为原型器件进行^(63)Ni辐照在线输出特性测试,通过与Wisconsin大学实验数据比较,对影响能量转换效率低下的主要因素进行了分析,考虑主要从器件采用三维PIN结结构;增大耗尽层能量沉积比重;I(N-)区宽度与沉积深度匹配;控制漏电流在皮安量级等方面提高能量转换效率,据此对硅基能量转换结构进行设计,最终确定PIN多孔结构、辐射源厚度、掺杂浓度、耗尽层宽度等结构参数,完成换能结构优化.