طراحي و ساخت ميكرودزيمتر تناسبي معادل بافت بدن با ماده جايگزين پلي‫پروپيلن و حل مشكل عدم رسانندگي اين ماده با استفاده از لايه‫نشاني فلزات، به اين منظور از پلي‫پروپيلن به علت خاصيت شكل‫پذيري بالا مي‫توان ميكرودزيمترها با ابعاد، پارامترها و هندسه‫هاي مختلف را ساخت كه تغييري در پارامترها و طيف‫هاي ميكرودزيمتري ايجاد نكنند. استفاده از اين ماده براي ساخت ديواره ميكرودزيمتر، مشكل مواد معادل‫بافت متداول همچون پلاستيك A-150 كه به شكل صفحات تخت در ايران وجود دارد و يا كربن بلك كه ايجاد يك لايه كاملا يكسان از آن آسان نيست، را ندارند. ميكرودزيمتر طراحي شده استوانه‫اي راست با ابعادي در گستره 25 تا 80 ميلي‫متر و ضخامت بهينه اشباع از 2 تا 4.5 ميلي‫متر مي‫باشد. سپس براي حل مشكل عدم‫رسانندگي پلي‫پروپيلن از لايه‫نشاني ضخامت‫هاي كمتر از 0.3 ميكرون براي مس و 0.5 ميكرون براي آلومينيوم استفاده كرديم. براي انتخاب ماده جايگزين براي ديواره ميكرودزيمتر و محاسبه ضخامت بهينه فلزات لايه‫نشاني شده از كدهاي شبيه‫سازي Geant4، MCNP، Comsol و SIRM استفاده نموديم.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

ساخت باتري هسته اي بتاولتائيك استوانه اي با پيوند شاتكي و 1 چشمه استوانه اي استرانسيم Sr90 و حل مشكل پايين بودن بازده اين باتري ها با قراردادن سلول هاي استوانه اي بتاولتائيك در اطراف چشمه، به اين منظور با استفاده از چيدمان خاص در اطراف چشمه مي توان بازده جمع آوري پرتوها را بالابرد كه در نهايت به بالا بردن بازده كل باتري منجر مي شود و مي توان با اتصال سري يا موازي سلول ها به يكديگر، ولتاژهاي مدار باز و جريان هاي اتصال كوتاه مختلفي را فراهم آورد. سپس براي رفع مشكل آسيب پرتويي از نيمرساناي اكسيدروي استفاده شد كه باعث بالارفتن طول عمر مفيد اين باتري ها مي شود و همچنين امكان استفاده از چشمه هاي پر انرژي مانند استرانسيم Sr90 را فراهم مي آورد كه باتوجه به بيشينه انرژي پرتوهاي آن( 2.28MeV) چگالي انرژي اين باتري ها افزايش پيدا كرده و همچنين نيمه عمر بالاي اين چشمه نيز باعث افزايش طول عمر باتري مي شود. از كد MCNPX به منظور شبيه سازي و انتخاب بهينه ابعاد، اجزاي سلول هاي استوانه اي بتاولتائيك استفاده شد. اكسيد روي به سبب فراواني و سهولت سنتز، باعث كاهش هزينه توليد اين باتري ها مي شود.

هدف از اختراع حاضر ساخت يك باتري هسته¬اي بتاولتائيك است با عمر طولاني (8/29 سال) است كه ضمن اينكه در برابر آسيب ناشي از تابش¬ مقاومت بالايي داشته باشد از لحاظ اقتصادي هم مقرون به صرفه باشد و در ساخت آن مشكل آلايش نيمرسانا جهت توليد نيمرساناي نوع N و P براي تشكيل پيوند P-N بر طرف شده باشد. ما در كار حاضر با انجام شبيه¬سازي¬هاي مختلف به روش مونت كارلو كد MCNPX دريافتيم كه اكسيد روي (ZnO) يك نيمرساناي مناسب جهت استفاده در باتري هسته¬اي بتاولتائيك به عنوان مبدل انرژي است. اين نيمرسانا از نوع N مي¬باشد و ضمن آنكه در دسترس است و مقاومت بالايي در برابر آسيب ناشي از تابش دارد، ارزان قيمت است و مي¬تواند هزينه ساخت باتري را به طور چشمگيري كاهش دهد. با توجه به مشكل بودن فرآيند آلايش نيمرساناي اكسيد روي جهت توليد اكسيد روي نوع P، از ويفر سيليكون نوع P با ضخامت µm 500 به عنوان نيمرساناي نوع P استفاده شد. در مراحل شبيه¬سازي و ساخت باتري هسته¬اي بتاولتائيك، از چشمه Y90 / Sr90 به شكل استوانه¬اي با شعاع cm 1/0، ارتفاع cm 1، اكتيويته حدود mCi 12 و نيمه¬عمر 8/29 سال به عنوان منبع راديواكتيو استفاده شد. با انجام شبيه¬سازي¬هاي مختلف با كد MCNPX طول بهينه اين پيوند P-N را cm 3، عرض بهينه آن را cm 2/2 و ضخامت بهينه نيمرساناي اكسيد روي را nm300 بدست آورديم. در اين ابعاد بهينه بيش¬ترين مقدار براي جريان اتصال كوتاه، ولتاژ مدار باز و بازده باتري به ترتيب µA 5/0، V 39/0 و % 35/0 مي¬تواند باشد. جهت استفاده از پرتوهايي كه از سمت بالاي چشمه گسيل مي¬شوند و پرتوهايي كه توسط سطح زير چشمه پس¬پراكنده مي¬شوند، يك سلول بتاولتائيك صفحه¬اي ديگر درست همانند همين سلول بتاولتائيك صفحه¬اي بهينه شده، بالاي سلول بتاولتائيك صفحه¬اي اول قرار داديم بگونه¬اي كه چشمه پرتوزا بين آن¬ها و در راستاي محور مركزي قرار مي¬گيرد. حال بسته به اينكه اتصالات اين دو سلول بتاولتائيك صفحه¬اي را به صورت موازي به هم وصل كنيم يا به صورت سري مي¬توانيم جريان يا ولتاژ را افزايش دهيم. محفظه¬ي نگهدارنده از جنس اپوكسي گلس به شكل مكعب مستطيل با طول cm 4، عرض cm 2/3 و ارتفاع cm 6/0 است كه تمام اجزا باتري درون آن قرار مي¬گيرند.