CN2840074Y - 中子发生器锐截止离子源控制装置 - Google Patents

Abstract

一种涉及控制中子发生器中子管的中子发生器锐截止离子源控制装置，包括仪器壳体1、通讯接口2、离子源电路板3、离子源变压器4、发生器密封短节接口5，仪器壳体1中装有通讯接口2、离子源电路板3、离子源变压器4、发生器密封短节接口5，该装置的上、下部设有通讯接口2、发生器密封短节接口5，离子源变压器4上部设置有离子源电路板3，使其产生锐截止离子源控制电压脉冲，从而保证输出中子脉冲时序具有瞬时关断的后沿。

Description

中子发生器锐截止离子源控制装置

技术领域

本实用新型是涉及控制中子发生器中子管的中子发生器锐截止离子源控制装置，是脉冲中子测井仪中的一个关键短节，其性能直接影响到测井仪器的测量效果。

背景技术

经过检索和调研，目前国内的生产测井中所用的中子发生器的阳极脉冲都不是锐截止，从而导致测井仪器的测量效果不甚理想。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种中子发生器锐截止离子源控制装置，使其产生锐截止离子源控制电压脉冲，从而保证输出中子脉冲时序具有瞬时关断的后沿。

本实用新型是这样实现的：包括仪器壳体1、通讯接口2、离子源电路板3、离子源变压器4、发生器密封短节接口5，仪器壳体1中装有通讯接口2、离子源电路板3、离子源变压器4、发生器密封短节接口5，该装置的上、下部设有通讯接口2、发生器密封短节接口5，离子源变压器4上部设置有离子源电路板3。

本实用新型还采用如下设计方案：

离子源电路板3产生与其它放射性测井仪器连接时的命令解码和阳极脉冲的控制信号，阳极脉冲控制信号包括阳极脉冲触发信号、热同步信号，阳极脉冲触发信号是阳极脉冲形成的控制信号，微处理器输出5V的信号，经过电平转换电路后使其成为12V控制信号驱动离子源变压器，从而产生+2.5KV阳极脉冲电压，阳极脉冲电压触发信号经过单稳态延迟调宽以后形成阳极脉冲电压后触发信号，阳极脉冲电压后触发信号经过电平转换驱动电路，在阳极脉冲控制信号结束以后，它触发离子源变压器使其产生的-2KV阳极脉冲电压，热同步信号经过电平转换后，用来对阳极脉冲电压变压器的储能进行放电。这样三个信号进行同步配合从而实现了锐截止阳极电压脉冲。

离子源电路板3和离子源变压器，封装在密封的钢管内，钢管两头有连接接口，电路板3安装在靠近通讯接口的一端，离子源变压器4安装在靠近与发生器密封短节接口的一端。

离子源电路板3采用90V和12V直流电源供电，离子源电路板3采用了微处理器形成阳极脉冲电压的控制信号。

各短节之间采用接插件连接。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型装置的控制采用阳极电压控制方式，此种方式控制灵活，可以实现对快中子衰减时间谱的的测量，对于地层信息的精确测量有非常重要的意义。

2.本实用新型采用微处理器控制，可靠性、稳定性更高。

与国外现有技术相比，电路构成和技术工艺方案是完全不同的。

附图说明：

附图1是本实用新型锐截止离子源控制电路短节的结构示意图；

附图2是本实用新型的离子源控制电路原理简图。

具体实施方式

如图1所示，图中各部分分别为：1-仪器壳体、2通讯接口、3-离子源电路板、4-离子源变压器、5-发生器密封短节接口。

电路板是按照附图2电路原理图制作的。其电子元器件均采用满足高温的高精度的要求，微处理器采用ATMEL公司的AT98C2051单片机，阳极变压器的控制信号的形成采用CMOS系列数字芯片进行延迟和电平转换，稳压自举采用5W/200V的大功率稳压二极管，气控电路采用双运算放大器进行比较放大。阳极变压器采用铁氧体作铁心，工作频率为16KHz。变压器的驱动开关管采用VMOS开关管。

离子源电路板3采用了微处理器形成阳极脉冲电压的控制信号。离子源变压器采用高温(175℃)漆包线绕在聚四氟乙烯绝缘骨架上制成。

离子源电路板3和离子源变压器，封装在一个密封的钢管内，钢管两头留有便于拆卸的连接接口。电路板3安装在靠近通讯接口的一端，离子源变压器4安装在靠近与发生器密封短节接口的一端。

锐截止离子源控制电路短节由仪器壳体、通讯接口、离子源控制电路板、离子源变压器、发生器密封接口组成。仪器壳体主要起密封和承压作用，承压一般为40Mpa～140MPa范围，外壳的外径在45mm～80mm之间。离子源控制电路板、离子源变压器用来实现锐截止离子源控制电压脉冲。通讯接口用来与通讯短节连接，离子源控制电路的工作模式由通讯电路控制。发生器密封短节接口与中子管密封短节连接，从而使离子源控制电路控制中子管工作。各短节之间采用接插件连接，这样的安装方式，使各部分仪器便于拆卸维修。

锐截止离子源控制电路控制冷阴极中子管发射中子。冷阴极中子管发射中子必须具备三个条件：氘离子源电离释放出氘、靶极上加有-100KV的加速高压、阳极上加有2~3KV的阳极电压。由于钛丝电离的反应速度较慢，因此不能采用控制钛丝电离来控制中子发生器发射中子的时序，而对于-100KV的靶压靶压也不能在瞬间进行控制，所以此锐截止中子发生器采用对阳极电压的控制来实现中子发生器的锐截止控制。

锐截止离子源控制电路的实现：

锐截止离子源控制电路的工作模式主要由微处理器来控制。微处理器是离子源电路板的控制中心，它用来完成与其它放射性测井仪器连接时的命令解码和阳极脉冲控制信号的产生。阳极脉冲控制信号包括阳极脉冲触发信号、热同步信号。阳极脉冲触发信号是阳极脉冲形成的控制信号，由于微处理器输出的是5V的信号，须经过电平转换电路后使其成为12V控制信号才能驱动离子源变压器，从而产生+2.5KV阳极脉冲电压。阳极脉冲电压触发信号经过单稳态延迟调宽以后形成阳极脉冲电压后触发信号，阳极脉冲电压后触发信号同样须经过电平转换驱动电路，在阳极脉冲控制信号结束以后，它触发离子源变压器使其产生的-2KV阳极脉冲电压。热同步信号经过电平转换后，用来对阳极脉冲电压变压器的储能进行放电。这样三个信号进行同步配合从而实现了锐截止阳极电压脉冲。

稳压自举单元主要为阳极电压的瞬间突变提供可能，而且保证阳极脉冲电压的负冲不会超过-2KV。阳极脉冲电压监测单元不仅用来监测离子源变压器的工作情况，而且对中子管的气压控制也有一定的调节作用，当离子源变压器正常工作时阳极电压监测电路输出+12V直流电压，从而使气控电路输出为0～12V，气控电路开始闭环自动调节工作；当阳极电压变压器停止工作时，阳极电压监测电路输出电压为0V，从而使中子管气控电路输出为0V，气控电路也停止工作。

气控电路用来控制中子管的内部气压，在中子管正常工作时(即发射中子时)，气控电路可以根据阳极电压的变化来自动调节中子管内部的气压，使其工作在中子管允许的范围内。它主要由采样、比较、放大电路组成，可以精确的控制中子管的气压。

整个锐截止中子发生器装置工作时，应先使锐截止离子源控制部分工作，等中子管稳定电离以后，再开始增加靶压。采用此种新型装置具有安全性高、可靠性高、中子产额稳定等特点。用试制完成的装置样机控制中子发生器，发射的快中子累计时间谱后沿为1.8uS，达到锐截止指标要求。

Claims (5)

1、中子发生器锐截止离子源控制装置，包括仪器壳体(1)、通讯接口(2)、离子源电路板(3)、离子源变压器(4)、发生器密封短节接口(5)，其特征在于：仪器壳体(1)中装有通讯接口(2)、离子源电路板(3)、离子源变压器(4)、发生器密封短节接口(5)，该装置的上、下部分别设有通讯接口(2)、发生器密封短节接口(5)，离子源变压器(4)上部设置有离子源电路板(3)。

2、根据权利要求1所述的中子发生器锐截止离子源控制装置，其特征在于：离子源电路板(3)产生与其它放射性测井仪器连接时的命令解码和阳极脉冲的控制信号，阳极脉冲控制信号包括阳极脉冲触发信号、热同步信号，阳极脉冲触发信号是阳极脉冲形成的控制信号，微处理器输出5V的信号，经过电平转换电路后使其成为12V控制信号驱动离子源变压器，从而产生+2.5KV阳极脉冲电压，阳极脉冲电压触发信号经过单稳态延迟调宽以后形成阳极脉冲电压后触发信号，阳极脉冲电压后触发信号经过电平转换驱动电路，在阳极脉冲控制信号结束以后，它触发离子源变压器使其产生的-2KV阳极脉冲电压，热同步信号经过电平转换后，用来对阳极脉冲电压变压器的储能进行放电。这样三个信号进行同步配合从而实现了锐截止阳极电压脉冲。

3、根据权利要求1所述的中子发生器锐截止离子源控制装置，其特征在于：离子源电路板(3)和离子源变压器(4)，封装在密封的钢管内，钢管两头有连接接口，离子源电路板(3)安装在靠近通讯接口的一端，离子源变压器(4)安装在靠近与发生器密封短节接口(5)的一端。

4、根据权利要求1所述的中子发生器锐截止离子源控制装置，其特征在于：离子源电路板(3)采用90V和12V直流电源供电，离子源电路板(3)采用了微处理器形成阳极脉冲电压的控制信号。

5、根据权利要求1所述的中子发生器锐截止离子源控制装置，其特征在于：各短节之间采用接插件连接。

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