Self-Powered Ultra High Vacuum Technology for Harsh Environment Wireless Sensors

适用于恶劣环境无线传感器的自供电超高真空技术

基本信息

  • 批准号:
    1128545
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-08-15 至 2017-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Research Objectives and ApproachesThe objective of this research is to develop science and technology of radioisotope powered ultra-high vacuum ion-vacuum pumps and ion-gauges, with direct charge radioisotope power sources and wireless transmitters. The approach is to use the electrons emitted from beta-emitting radioisotope thin films to ionize gases, and also generate high voltages for removing gases, while realizing power extraction from the radioisotopes using self-reciprocating cantilever. Intellectual Merit:The effort will lead to building blocks of miniature UHV technology that can be used for a host of micro and nanoscale vacuum devices. The basic processes of beta-particle induced ion creation, secondary and primary ion/electron diffusion within micro vacuum packages will be measured and modeled to optimize atom removal for self-powered pumping. This active getter technology will enable the operation of direct charge radioisotope power sources, which inherently enable very small amounts of radioisotopes to be used to generate useful power levels. Broader Impact:This work will lead to power sources with integrated wireless transmission for decades of operation where life-saving reliability is required. These applications include long-term implants in tiny body cavities, and wireless sensors that need to operate in very high and low temperatures such as car engines, chemical processing centers, and mixed into concrete for structural monitoring. By increasing the reliability of miniature power sources, many applications will become within national and corporate budgets for making lives safer and efficient., A graduate level course will be developed on the science and technology of radioisotopes applied to microsystems.
研究目的与方法本研究的目的是发展放射性同位素驱动的超高真空离子真空泵和离子计的科学和技术,采用直接充电放射性同位素电源和无线发射器。该方法是使用从β发射放射性同位素薄膜发射的电子来吸收气体,并且还产生用于去除气体的高电压,同时使用自往复悬臂实现从放射性同位素中提取功率。智力优势:这一努力将导致微型特高压技术的构建,可用于一系列微和纳米级真空器件。β粒子诱导离子产生,二次和一次离子/电子扩散的微真空封装内的基本过程将被测量和建模,以优化原子去除自供电泵。这种活性吸气剂技术将使直接充电放射性同位素电源的操作成为可能,其固有地使非常少量的放射性同位素能够用于产生有用的功率水平。更广泛的影响:这项工作将导致具有集成无线传输的电源在需要救生可靠性的情况下运行数十年。这些应用包括微小体腔中的长期植入物,以及需要在极高和极低温度下运行的无线传感器,如汽车发动机,化学处理中心,以及混合到混凝土中进行结构监测。通过提高微型电源的可靠性,许多应用将在国家和企业预算范围内,使生活更安全,更高效。将编制一个关于应用于微系统的放射性同位素科学和技术的研究生课程。

项目成果

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