CN2204332Y - 带α粒子探测器的测井中子管 - Google Patents

Abstract

该实用新型属中子发生装置。

该实用新型带有α粒子探测器，α粒子探测器环 绕在靶周围。α粒子探测器探测T(d，n)⁴He反应中 与中子伴生的α粒子，由此甄别出打向地层中的中子 并给出这部分中子产生时刻的指示信号。有了中子 产生时刻的信号可利用飞行时间技术大大降低测量 中的本底。用这种中子管做油井或矿井测量具有本 底低、灵敏度高的特点，可用于石油测井、中子探矿。

Description

该实用新型属中子发生装置。

目前，一般类型的测井中子管仅有发射中子的功能，不能给出它所发射的中子的产生时刻和飞出方向的指示信号。中子管利用T（d，n）⁴He反应产生14MeV快中子，测井时打到地层中的中子与被测元素发生核反应使被测元素激活，而后γ射线探测器探测被测元素退激放出的特征γ射线，从而确定被测石油或矿物的含量。T（d，n）⁴He反应中放出的中子是各向同性的，很显然打到井筒中的中子不能产生有用的信号，但它与井筒中的物质作用放出的γ射线也会被γ探测器记录，这就是本底（干扰信号），此外即使打向地层中的中子也要经过井壁后才能与被测元素发生核反应，以石油测井为例，油井的井壁由钢套管和水泥层构成。中子在穿过井壁时与井壁物质作用也会产生干扰γ射线。普通测井中子管无法甄别掉这些本底γ信号，所以用普通中子管测井本底高、油水分辨力也差，大大限制了它的用途。

为克服普通测井中子管的缺陷特发明带筒形α粒子探测器的测井中子管。本发明的目的是研制能够区分打向地层的中子和打向井筒的中子并能给出打向地层的中子产生时刻指示信号的新型测井中子管。

附图为带筒形α粒子探测器的测井中子管的结构示意图。

这种新型中子管由靶〔1〕、α粒子探测器〔2〕、加速聚焦电极〔3〕离子源〔4〕、储存器〔5〕和陶瓷绝缘外壳〔6〕组成。

这种测井中子管最主要的特点是它带有α粒子探测器〔2〕（或称为伴随α粒子探测器）。这种α粒子探测器〔2〕是园筒形的，环绕在靶〔1〕周围。

在中子管上加装α粒子探测器是极困难的：一方面由于中子管极高的真空密封要求，另一方面是由于中子管制做过程中的高温（400℃）烘烤过程。一般的α粒子探测器均不能满足要求。

α粒子探测器〔2〕为园筒形，中间是8^＃玻璃两端为可伐，玻璃与可伐封接好漏气率小于10^－SPa·1／s。在玻璃筒的内表面涂萤光粉（如ZnS（Ag））用以探测α粒子。这种筒形α粒子探测器不仅直径小，满足下井要求；而且气密性好，并耐400℃烘烤。

带筒形α粒子探测器〔2〕的测井中子管工作原理如下：储存器〔5〕储存氘氚混合气，工作时储存器〔5〕被通电加热，放出氘氚混合气，放出的氘氚混合气被离子源〔4〕电离，电离后的氘氚离子被加速聚焦电极〔3〕引出并加速到约120KV后打在靶〔1〕上，产生14MeV快中子，同时放出与中子伴生的α粒子（能量约3MeV）。如果出射的中子是向地层中打的，则α粒子向侧面飞出，筒形α粒子探测器〔2〕能探测到这个α粒子，该信号被用于打开γ探测器的门，于是中子与地层中的被测元素反应产生的特征γ射线被测到，如果中子是向井筒打去的，则α粒子向中子管的轴向飞出，不能打到筒形α粒子探测器〔2〕上，不能给出α粒子信号，于是γ探测器不开门，这样本底γ信号不能被记录。

这种中子管具有如下优点：

一、由于α粒子探测器〔2〕是园筒形的，它的直径随中子管的要求可大可小，故这种中子管可做的很细适用于油井或矿井探测。

二、筒形α粒子探测器〔2〕环绕在靶的周围，它所探测到的α粒子所对应的中子都是横向飞出的，这部分中子打到地层中，而对向井筒打去的中子α粒子探测器探测不到它的伴随α粒子信号，于是这种中子管区分开了打向地层的中子和打向井筒的中子。

三、飞向地层中的中子需穿过井壁才能进入地层，中子在井壁中与井壁物质相互作用产生的γ射线是无用的。我们可利用筒形α粒子探测器所给出的中子产生时刻的信号延迟一段时间（这段时间里中子已飞出井壁）后再打开γ射线探测器的门。这样就能避免中子与井壁作用产生的γ射线的干扰。

带α粒子探测器〔2〕的测井中子管专为石油测井和矿井勘探设计。

Claims (1)

1. 一种由绝缘外壳，储存器、离子源、加速聚焦电极和靶构成的测井中子管，其特征在于：带有α粒子探测器[2]，α粒子探测器[2]是园筒形的，环绕在靶[1]的周围，中间是玻璃，两边可伐，园筒形的玻璃内表面涂萤光粉。

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