DE3147624A1

DE3147624A1 - Steuerschaltung fuer eine gepulste neutronenquelle

Info

Publication number: DE3147624A1
Application number: DE19813147624
Authority: DE
Inventors: James Robert 77074 Houston Tex. Bridges
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1982-10-21
Also published as: AU7824281A; NO814115L; DK534081A; GT198172740A; GB2092841A; NL8105438A; GB2092841B; ES8302400A1; ES507649A0; IT8125418A0; CA1165471A; AU546904B2; IT1194119B; US4404163A

Description

Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE . DipL-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH41 . D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG Postfadi 110386 · Telefon: (02127) 4019 - Telex: 8516895

Patentanmeldung Halliburton Company, Duncan, Oklahoma, USA Steuerschaltung für eine gepulste Neutronenquelle

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für die Ausgangsleistung einer Neutronenquelle nach Art eines Deuterium-Tritium-Beschleunigers zur Erzeugung zeitlich scharf definierter Neutrönenpulse.

Bei modernen Bohrlochvermessungsanlagen werden gepulste Neutronenquellen zur Vermessung eingesetzt. Insbesondere sind dabei Messungen der Rekombinationszeit und der Lebensdauer thermischer Neutronen in Erdformationen von Bedeutung für die Bestimmung restlicher Ölgehalte in den Erformationen in der Umgebung eines Bohrlochs geworden. In einer solchen gepulsten Neutronenquelle werden etwa 1000 Neutronenpulse in der Sekunde erzeugt, die relativ kurze Dauer (10 bis 30 fas) haben. Es hat sich herausgestellt, daß es sehr erwünscht ist, den Anstieg und den Abfall der Neutronenpulse genau zu steuern, um solche Messungen durchführen zu können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der die erzeugten Neutronenpulse sehr genau und mit sehr kurzen Anstiegs- und Abklingzeiten erzeugt werden können.

j : Λ 7 S 2 A

Eine Steuerschaltung zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch

ein Eingangsglied zur Eingabe eines annähernd rechteckförmigen Niederspannungs-Eingangssteuerimpulses, einen Verstärker zur Erzeugung eines Schaltimpulses aus dem Niederspannungs-Eingangssteuerimpuls,

einen ersten elektronischen Schalter, der auf den Schaltimpuls anspricht und eine an der Primärwicklung eines Hochspannungs-Pulstransformators liegende Hochspannungsquelle steuert, eine Verzögerungsschaltung, die auf den Eingangssteuerimpuls anspricht und einen weiteren, zeitlich verzögerten Steuerimpuls erzeugt, und

einen zweiten elektronischen Schalter, der auf den zeitlich verzögerten Steuerimpuls anspricht und einen mit der Sekundärwicklung des Pulstransformators in Wirkverbindung stehenden Löschkreis ansteuert,

wobei der erste und der zweite elektronische Schalter zeitlich aufeinander abgestimmt schaltbar sind und in der Sekundärwicklung des Pulstransformators ein rasch ansteigender Hochspannungsimpuls, der an die Ionenquelle des Neutronengenerators anlegbar ist, erzeugbar und durch den Löschkreis in zeitlicher Abstimmung löschbar ist.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung erzeugt Neutronenpulse mit sehr kurzen Anstiegs- und Abklingzeiten bei einem Neutronengenerator auf der Basis eines Deuterium-Tritium-Beschleunigers. Die genauen und kurzen Anstiegs- und Abklingzeiten der Neutronenpulse sind von Vorteil nicht nur für die Messung der Rekombinationszeiten thermischer Neutronen, sondern auch für andere Messungen mit gepulsten Neutronen wie die der unelastischen Streuung zur Bestimmung des Kohlenstoff/Sauerstoff-Verhältnisses. Die Steuersignale zur Ansteuerung der Ionenquelle stammen dabei aus der Taktschaltung der Bohrlochvermessungsanlage; die erfindungsgemäße Steuerschaltung erzeugt einen sehr rasch ansteigenden Spannungspuls mit einer sehr kurzen Abklingzeit, der an die Ionenquelle des Neutronengenerators

angelegt wird. Die so erzeugten Pulse hochenergetischer Neutronen sind hinsichtlich ihrer Zeitdauer wesentlich schärfer definiert als es bisher möglich gewesen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen.und Weiterbildungen der erfindungs- · gemäßen Steuerschaltung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispxel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bohrlochvermessungsanlage mit einer gepulsten Neutronenquelle nach der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Anlage bei der Bohrlochvermessungsanlage nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Steuerschaltung für die gepulste Neutronenquelle nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bohrlochvermessungsanlage. Ein Bohrloch 10 ist mit einer Bohrlochflüssigkeit 11 gefüllt und durchdringt zu untersuchende Erdformationen 20. Eine Bohrlochsonde ist auf bekannte Weise durch ein armiertes Vermessungskabel 13 so im Bohrloch 10 aufgehängt, daß die Bohrlochsonde 12 im Bohrloch 10 nach Wunsch angehoben oder abgesenkt werden kann. Das Vermessungskabel 13 läuft über eine Umlenkrolle 14 an der Oberfläche. Wie die gestrichelte Linie 15 zeigt, ist die Umlenkrolle 14 elektrisch oder mechanisch an ein Aufzeichnungsgerät 18 gekoppelt, das in bekannter Weise ein optisches Aufzeichnungsgerät, ein Magnetbandgerät oder beides enthalten kann. Die Aufzeichnung der mit der Bohrlochsonde 12 durchgeführten Messungen kann so als Funktion der Tiefe der Sonde 12 im Bohrloch 10 erfolgen.

η C . ''I I Q Ak

In der Bohrlochsonde 12 wird ein Neutronengenerator 21 mit Hochspannung (etwa 100 kV) aus einer Hochspannungsversorgung gespeist. Eine Steuer- und Telemetrieelektronik 25 versorgt die Hochspannungsversorgung 22 und den Neutronengenerator 21 mit Steuersignalen und telemetriert die durch die Anlage im Bohrloch 10 gemessene Information über das Vermessungskabel an die Oberfläche.

Gegen den Neutronengenerator 21 in Längsrichtung versetzt befinden sich zwei Strahlungsdetektoren 23 und 24. Die Strahlungsdetektoren 23,24 können z.B. thalliumaktivierte Natriumjodidkristalle enthalten, die optisch an Photomultiplier gekoppelt sind. Die Strahlungsdetektoren 23 und 24 dienen der Erfassung der Gammastrahlung aus den umgebenden Erdformationen 20 und dem Bohrloch 10, die durch die Wirkung der von dem Neutronengenerator 21 ausgehenden Neutronenpulse entsteht. Eine Neutronenabschirmung 28 aus einem Material hoher Dichte oder großen Streuquerschnitts ist zwischen dem Neutronengenerator 21 und den beiden im Abstand

einander befindlichen Detektoren 23 und 24 angeordnet, um eine c. ekte Bestrahlung der Detektoren durch die vom Neutronengenerator 21 ausgestrahlten Neutronen 24 zu verhindern. Eine Abschirmung 29 kann gegebenenfalls auch zwischen den Detektoren und 24 angeordnet sein.

Bei Einschaltung des Neutronengenerators 21 wird ein etwa 10 - 30 ^Us dauernder Neutronenpuls erzeugt und in das Bohrloch 10, die Bohrlochflüssigkeit 11 und durch die StahlVerrohrung und die die StahlVerrohrung umgebende Zementschicht 27 hindurch in die zu untersuchende Erdformationen 20 ausgestrahlt. Durch Streuwechselwirkung wird der Neutronenstrom abgebremst oder verlangsamt, so daß alle Neutronen nach kurzer Zeit im wesentlichen thermische Energie haben. Die thermischen Neutronen treten dann in Einfangwechselwirkung mit den Kernen der Elemente der Bestandteile der Erdformationen 20 und der Porenräume darin und der Komponenten der Bohrlochflüssigkeit im Bohrloch 10.

Der Neutroneneinfang durch die Kerne der Elemente in den Erdformationen 20 und in deren Porenräumen erzeugt Einfang-Gammastrahlen, die auf die Detektoren 23 und 24 fallen. Die Photomultiplier der Detektoren 23 und 24 erzeugen für jeden so erfaßten Gammastrahl einen Spannungsimpuls. Die Spannungsimpule werden auf die Steuer- und Telemetrieelektronik 25 gegeben, in einem Digitalzähler gezählt und über eine Leitung 16 des Vermessungskabels 13 an die Oberfläche telemetriert. An der Oberfläche wird die telemetrierte Information von der Bohrlochsonde 12 von einer elektronischen Datenverarbeitung 17 aufgenommen und zur Bestimmung der Rekombinationszeit der thermischen Neutronen in den Komponenten der Erdformationen oder der Bohrlochflüssigkeit verarbeitet oder gegebenenfalls zur Bestimmung von Kohlenstoff und Sauerstoff aus den Meßdaten verwendet. Die Datenverarbeitungsanlage 17 gibt dann Signale, die die gemessenen Größen darstellen, auf das Aufzeichnungsgerät 18, das diese als Funktion der Tiefe der Bohrlochsonde 12 im Bohrloch 10 aufzeichnet.

Fig. 2 zeigt ein detailliertes, aber schematisch.es Blockdiagramm der elektronischen Anlagen unter und an der Oberfläche. Durch eine Leitung im Vermessungskabel 32 werden eine übliche Neiderspannungsversorgung 31 und eine Hochspannungsversorgung zur Versorgung der elektronischen Anlagen im Bohrloch mit elektrischer Energie gespeist. Die Hochspannungsversorgung 34 kann eine mehrstufige Cockcroft-Walton-Hochspannungsversorgung sein, die etwa 100 kV für den Betrieb der Neutronengeneratorröhre 33 liefert. Eine beheizbare Deuteriumquelle 37 enthält zusätzlich Deuterium und hält innerhalb der Röhre 33 ein Druckniveau des Deuteriumgases aufrecht, das ausreicht, um die Ionenquelle 36 mit Deuteriumgas für die Ionisation zu versorgen. Eine Fangelektrode 35 enthält Tritium und wird auf einem relativ hohen negativen Potential von 100 kV gehalten. Die Ionenquelle 36 wird von einem Pulsgenerator 41 gesteuert, der im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Bei Anlegen eines Pulses relativ niedriger Spannung vom Pulsgenerator 41 über eine Taktschaltung wird das Gas in der Röhre 33 durch die Ionenquelle 36 ionisiert..

und die Ionen werden in Richtung auf die Fangelektrode 35 beschleunigt. Wenn die Deuterium ionen auf die Fangelektrode 35 auftreffen, treten sie in thermonukleare Wechselwirkung mit den Tritiumkernen in der Fangelektrode· 35 und erzeugen Neutronen, die dann allgemein kugelsymmetrisch von der Neutronengeneratorröhre in das Bohrloch 10 und die umgebenden Erdformationen 20 ausgestrahlt werden.

Eine Nachbeschickung 39 für die zusätzliche Deuteriumquelle 37 wird durch eine Abtastschaltung 38 mit abgetasteten Werten des FangelektrodenStroms der Neutronenquelle versorgt, die zur Steuerung des Stroms der zusätzlichen Deuteriumquelle und dadurch des Gasdrucks in der Neutronengeneratorröhre 33 mit einem Bezugssignal verglichen werden.· Eine Taktschaltung 42 mit einem mit relativ hoher Frequenz arbeitenden Steuertaktoszillator und einem geeigneten Frequenzteiler liefert 1 kHz-Pulse an den Ionenquellen-Pulsgenerator 41 und Taktimpulse von 1 s an die Einschaltsteuerung 40 des Neutronengenerators. Darüber hinaus liefert die Taktschaltung 42 Taktimpulse von 2 MHz an eine Mikroprozessor- und Speicherschaltung 44, an die Untergrundkorrekturschaltung und die Zähler 52 und 53. In ähnlicher Weise werden zwei Verstärkungsregler 48 und 4 9 mit Taktsignalen versorgt.

Die Wechselwirkung der thermischen Neutronen mit den Kernen der Materialien in der Erdformation verursacht die Ausstrahlung von Einfang-Gammastrahlen, die von (den beiden im Abstand voneinander angeordneten Detektoren 23 und 24 in Fig. 1 entsprechenden) Detektoren 46 und 47 erfaßt werden. Die Verstärkungsregler 48 bzw. 4 9 werden von den Detektoren 46 bzw. 47 mit Spannungsimpulsen versorgt. Die Verstärkungsregler 48 und 49 dienen zur Aufrechterhaltung einer normierten Pulshöhe am Ausgang der Detektoren 46 und 47 in bezug auf die bekannte Amplitude eines Bezugsimpulses. Auf die Diskriminatorschaltungen 50 bzw. 51 werden Ausgangssignale der Verstärkungsregler 48 bzw. 49 entsprechend den von den Detektoren 46 bzw. 47 erfaßten Gammastrahlen gegeben. Die Diskriminatorschaltungen 50 und 51 dienen dazu, den Eintritt von Spannungsimpulsen niedriger Amplitude aus den Detektoren 46 bzw. 47 in die Zähler 52 bzw. 53 zu verhindern.

Die Diskriminatoren werden typischerweise auf einen Schwellenwert von etwa 0,1 - 0,5 MeV eingestellt, um das von den mit den Detektoren 4 6 und 47 verbundenen Photomultipliern ausgehende Rauschen zu unterdrücken. Die Ausgänge der Diskriminatorschaltungen 50 und 51 werden auf Zähler 52 bzw. 53 gegeben, die die von den Detektoren 46 bzw. 47 erfaßten einzelnen Einfang-Gammastrahlungsereignisse zählen. Die Ausgabe der Zähler 52 und 63 wird auf die Mikroprozessor- und Speicheranordnung 44 gegeben.

Während des üntergrundteils des Abtastzyklus wird die üntergrundkorrekturschaltung 45 mit Zählimpulsen von den Zählern 52 und 53 versorgt. Diese Schaltung gibt auch einen Ausschaltimpuls auf den Pulsgenerator 41, um ein Pulsen des Neutronengenerators während der Untergrundzählung des Zyklus zu verhindern. Die üntergrundkorrekturschaltung 45 gibt Untergrund-Zählinformation auf die Mikroprozessor- und Speicheranordnung 44. Der Untergrund kann über längere Perioden als die Einfangdaten gespeichert und daraus ein Durchschnittswert gebildet werden, da bei niedriger Diskrimina-

"schwelle der Untergrund größtenteils von der Gammastrahlungs-..,·.tivierung der Detektorkristalle mit einer Halbwertszeit von 27 Minuten herrührt. Daraus ergibt sich eine bessere Statistik für das subtrahierte Signal.

Die digitale Zählinformation aus den Zählern 52 und 53 und aus ■ der Untergrundkorrekturschaltung 45 wird auf die Mikroprozessor- und Speicheranordnung 44 gegeben. Die Mikroprozessor- und Speicheranordnung 44 formatisiert die Daten und führt sie serienweise der Telemetrieschaltung 43 zu, die die digitale Information von den Zählern 52, 53 und von der Untergrundkorrekturschaltung 45 über das Vermessungskabel 32 an die Oberfläche telemetriert. An der Oberfläche tastet eine Telemetrie-Schnittstelle 54 die analogen Telemetrie-Spannungssignale von den Leitungen des Vermessungskabels 32 ab und gibt sie auf eine Telemetrier-Datenverarbeitungseinheit 55, die die digitale Zählrateninformation, welche die Zählraten der Zähler 52 und 53 darstellt, in der Bohrlochvermessungsanlage auf die Anforderungen eines Rechners 56 an der Oberfläche formatisiert.

- 11 - ? : ■: ; b 24

Der Rechner 56 kann so programmiert sein, daß die physikalischen Parameter ermittelt werden, die die Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in den das Bohrloch umgebenden Erdformationen anzeigen.

Aus solchen Rechnungen können sich die Rekombinationszeit oder Lebensdauer thermischer Neutronen nach den Komponenten für das Bohrloch und für die Erdformationen in der Umgebung des Bohrlochs ergeben. Aus der Verarbeitung können sich auch andere Parameter wie der Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt in den Erdformationen ergeben. In jedem Fall werden die Ausgangssignale, die die jeweils interessierenden Informationsparameter darstellen, von dem Rechner 56 auf ein Filmaufzeichnungsgerät 57 und ein magnetisches Aufzeichnungsgerät 58 gegeben und dort als Funktion der Bohrlochtiefe aufgezeichnet.

In Fig. 3 ist eine Steuerschaltung für die Ionenquelle 36 (entsprechend 41 in Fig. 2) im einzelnen, aber ebenfalls schematisch dargestellt. Ein Eingangsanschluß 60 erhält einen Niederspannungs-Steuerimpuls von der Taktschaltung 42 (s. Fig. 2). Durch diesen Steuerimpuls wird die in Fig. 3 dargestellte Schaltung angesteuert und schaltet eine Steuerspannung von 2000 V auf die in Fig. 3 mit 70 bezeichnete Ionenquelle des Neutronengenerators 68. Der Neutronengenerator wird über die Hochspannungsversorgung 34 (Fig. 2) mit Hochspannung für die Fangelektrode 69 versorgt. Weiterhin wird die Nachbeschickung 71 des Neutronengenerators 68 durch eine Stromquelle mit einem Strom von 2 A versorgt.

Die in Fig. 3 dargestellte Steuerschaltung enthält eine Spannungsvergleicherschaltung mit einem Verstärker 72, einen ersten elektronischen Schalter 73 in Gestalt eines Hochleistungs-Feldeffekttransistors, einen Pulstransformator 74 und eine Spannungsstoß-Unterdrückung 76,77,78 sowie die Widerstände 79 bis 83.

An den Eingangsanschluß 60 wird ein Steuerimpuls von ca. 15 V gelegt, der ungefähr 20 ps dauert. Dieser Steuerimpuls liegt an der Spannungsvergleicherschaltung mit dem Verstärker 72 und den zugeordneten Widerständen 80,81,79,82 und 83, die eine

nicht nichtinvertierende Puffer-Treiber-Stufe des VMOS-Transistors bildet. Der Ausgang der Spannung'svergleicherschaltung wird ebenfalls von einem Puls von etwa 15 V gebildet, der leistungsstark genug ist, um den Feldeffekttransistor in weniger als 0,5 με an- oder abzuschalten. Der Feldeffekttransistor wirkt so als ein einpoliger Halbleiter-Hebelschalter. Ist dieser erste elektronische Schalter 73 eingeschaltet, so wird der Stromfluß durch die Primärwicklung des Pulstransformators 74 freigegeben. Wird der erste elektronische Schalter 73 abgeschaltet, so wird der Stromfluß durch die Primärwicklung des Pulstransformators unterbrochen. Wenn der Feldeffekttransistor an- und (ungefähr 10 bis 30 ^s danach) abgeschaltet wird, entsteht in der Sekundärwicklung des Pulstransformators 74 ein Spannungspuls von 2000 V, der an die Ionenquelle 70 des Neutronengenerators 78 angelegt wird.

Die Spannungsstoß-Unterdrückung 76,77,78 dient zum Schutz empfindlicher Bauteile. Bei der abrupten Unterbrechung des Stromflusses durch die Primärwicklung des Pulstransformators 74 wird in der Primärwicklung des Pulstransformators 74 bekannterweise ein Spannungsstoß induziert. Eine Diode 84 dämpft die in dem Pulstransformator 74 gespeicherte Energie oder leitet sie ab und die Spannungsstoß-Unterdrückung 76,77,78 hält den Spannungsstoß auf einer sicheren Höhe, so daß eine Beschädigung des ersten elektronischen Schalters 73 und des Spannungsvergleichers 72 verhindert werden. Eine Diode 85 an der Sekundärwicklung des Pulstransformators 74 stellt sicher, daß die an die Ionenquelle 70 des Neutronengenerators 68 angelegte Spannung die für den Betrieb richtige Polarität hat.

Die in Fig. 3 dargestellte Steuerschaltung enthält ferner logische Verzögerungsschaltungen 61,62, einen zweiten elektronischen Schalter 63 in Gestalt eines Hochleistungs-Feldeffekt-. transistors, einen Trenntransformator 64 und einen Löschkreis mit zwei Hochspannungs-Schalttransistoren 65,66, die zur geeigneten Zeit den Steuerspannungspuls für die Ionenquelle 70 rasch löschen.

c ; π- / b

13 -

Die aus Einkreis-Schaltungen 61,62 aufgebaute Verzögerungsschaltung hat den Zweck sicherzustellen, daß die Hochspannungs-Schalttransistoren 65,66 zur richtigen Zeit eingeschaltet werden, nachdem der erste elektronische Schalter 73 geschaltet hat. Die beiden COSMOS-Einkreisschaltungen 61,62 sind in Reihe geschaltet. Die erste Einkreisschaltung 61 wird durch die Rückflanke des Steuerpulses für die Ionenquelle 70 am Eingangsanschluß 60 angestoßen. Diese Rückflanke tritt ungefähr 3 ^us vor dem Zeitpunkt auf, zu dem der 2000 V-Spannungsimpuls an der Ionenquelle 70 abzufallen beginnt. Diese Verzögerung, die durch die Verzögerungsschaltung kompensiert wird, ergibt sich als Verzögerung beim Durchgang durch die vorstehend beschriebene Steuerschaltung und durch den Pulstransformator 74. Die Pulsbreite des Ausgangsimpulses der ersten Einkreisschaltung 61 ist auf ungefähr 3 yus eingestellt. Dies entspricht der Verzögerung beim Durchgang durch die Steuerschaltung und wird durch einen positiven Spannungspuls dargestellt. Die zweite Einkreisschaltung 62 wird durch die Rückflanke des Ausgangspulses der ersten Einkreisschaltung 61 angestoßen. Dies tritt 3 ps nach dem Auftreten der Rückflanke des Eingangssteuerimpulses für die Ionenquelle am Eingangsanschluß 60 auf, was durch die Verzögerung durch die erste Einkreisschaltung bedingt ist. Die Pulsbreite des Ausgangspulses der zweiten Einkreisschaltung 62 ist auf ungefähr 8 us eingestellt. Der Ausgangspuls der zweiten Einkreisschaltung 62 bildet das Auftastsignal für den Hochleistungs-Feldeffekttransistor.

Der 8 lus dauernde Ausgangspuls in der zweiten Einkreisschaltung schaltet den zweiten elektronischen Schalter 63 ein, durch den Strom an die Primärwicklung des Trenntransformators 64 gelegt wird. Der Strom in der Primärwicklung des Trenntransformators 64 induziert einen Stromfluß in dessen beiden Sekundärwicklungen. Die Ströme in den beiden Sekundärwicklungen verursachen einen Stromfluß von der Basis zum Emitter in den beiden Hochspannungs-Schalttransistoren 65 und 66, die dadurch eingeschaltet werden.

Bei Einschaltung bilden die beiden Hochspannungs-Schalttransistoren 65,66 einen Strompfad sehr niedrigen Widerstandes von der Ionenquelle 70 des Neutronengenerators 68 zur Erde. Dadurch wird bewirkt, daß der in den Sekundärwicklungen des Pulstransformators für die Ionenquelle 70 induzierte und an diese angelegte Spannungspuls abgeschaltet wird bzw. rasch gelöscht wird. Es werden zwei Hochspannungs-Schalttransistoren 65,66 eingesetzt, auf die sich der etwa 2000 V betragende Spannungsstoß von der Ionenquelle 70 verteilt, der durch den Pulstransformator 74 erzeugt wird. Diese 2000 V übersteigen die normale Durchschlagsspannung für jeden
einzelnen Transistor. In Serie geschaltet halten sie jedoch dem Spannungstoß von 2000 V stand.

Bei der vorstehend beschriebenen Steuerschaltung für die Ionenquelle 70 beträgt die Abklingzeit für den auf die Ionenquelle einwirkenden Spannungspuls ungefähr 0,8 jus. Ohne die beiden
schnellschaltenden Hochspannungstransistoren 65 und 66 würde die Abklingzeit des von der Sekundärwicklung des Pulstransformators erzeugten 2000 V-Spannungspulses ungefähr 10 us betragen. Es ergibt sich somit, daß die vorstehend beschriebene Steuerschaltung für die Ionenquelle 70 eine extrem scharfe Zeitauflösung für den
2000 V-Spannungspuls ergibt, der an die Ionenquelle 70 des
Neutronengenerators 68 gelegt wird. Dadurch wird eine hinsichtlich der Zeitdauer viel schärfer definierte Neutronen-Ausgangsleistung von dem Neutronengenerator 68 erhalten als sie sonst
erhalten werden könnte.

Claims

Patentansprüche

Steuerschaltung für die Ausgangsleistung einer Neutronenquelle nach Art eines Deuterium-Tritium-Beschleunigers zur Erzeugung zeitlich scharf definierter Neutronenpulse,

gekennzeichnet durch

ein Eingangsglied (42) zur Eingabe eines annähernd rechteckfÖrmigen Niederspannungs-Eingangssteuerimpulses,

einen Verstärker (72) zur Erzeugung eines Schaltimpulses aus dem Niederspannungs-Eingangssteuerimpuls,

einen ersten elektronischen Schalter (73) , der auf den Schaltimpuls anspricht und eine an der Primärwicklung eines Hochspannungs-Pulstransformators (74) liegende Hochspannungsquelle steuert,

eine Verzögerungsschaltung (61,62), die auf den Eingangssteuerimpuls anspricht und einen weiteren zeitlich verzögerten Steuerimpuls erzeugt, und

einen zweiten elektronischen Schalter (63), der auf den zeitlich verzögerten Steuerimpuls anspricht und einen mit der Sekundärwicklung des Pulstransformators (74) in Wirkverbindung stehenden Löschkreis ansteuert,

wobei der erste und der zweite elektronische Schalter (73,63) zeitlich aufeinander abgestimmt schaltbar sind und in der Sekundärwicklung des Pulstransformators (74) ein rasch ansteigender Hochspannungsimpuls, der an die Ionenquelle (70) des Beschleunigers anlegbar ist, erzeugbar und durch den Löschkreis in zeitlicher Abstimmung löschbar ist.

-τ:..2
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkreis einen Trenntransformator (64) und mindestens einen Festkörper-Schalttransistor (65, 66) aufweist, der mit der Sekundärwicklung des Pulstransformators (74) und Masse in Reihe liegt.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschalten des Schalttransistors (65,66) bei Anlage des weiteren Steuerimpulses die Sekundärwicklung des Pulstran sformators (74) an eine Erdung von sehr geringem Widerstand anlegbar ist.
4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung durch die auf den Eingangssteuerimpuls ansprechende Verzögerungsschaltung (61,62) mindestens so lang ist wie die Verzögerung für die Impulse der Betriebsfrequenz beim Durchgang durch den Verstärker (72), durch den ersten elektronischen Schalter (73) und durch die Primärwicklung des Pulstransformators (74).
5. Steuerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreis des Pulstransformators (74) eine Spannungsstoß-Unterdrückung (76,77,78) vorgesehen ist.
6. Steuerschaltung für die Ausgangsleistung einer Neutronenquelle nach Art eines Deuterium-Tritium-Beschleunigers mit einer Ionenquelle zur Erzeugung zeitlich scharf definierter Neutronenpulse,

gekennzeichnet durch

ein Eingangsglied zur Eingabe eines Niederspannungs-Eingangssteuerimpulses mit einer Vorderflanke und einer Rückflanke,

_ 3 - ύ ι -τ ζ υ Ζ

einen auf den Eingangssteuerimpuls ansprechenden Pulsgenerator zur Erzeugung eines Hochspannungssteuerimpulses für die Ionenquelle (70) zu einer vorbestimmten Zeit nach Eintreffen des Eingangssteuerimpulses, und

einen auf den Eingangssteuerimpuls ansprechenden Löschkreis, durch den nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung nach Eintreffen des Eingangssteuerimpulses der Hochspannungssteuerimpuls für die Ionenquelle (70) löschbar ist, so daß von dem Neutronengenerator (68) ein zeitlich scharf definierter Neutronenpuls ausgeht.
7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkreis nach einer zeitlichen Verzögerung einschaltbar ist, die mindestens so lang ist wie die Verzögerung beim Durchgang der elektrischen Signale durch den Pulsgenerator.
8.· Steuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im eingeschalteten Zustand des Löschkreises der Pulsgenerator für den Hochspannungssteuerimpuls für die Ionenquelle (70) ■". über einen sehr niedrigen Widerstand wirksam geerdet ist.
9. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator einen Pulstransformator (74) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung enthält.
10. Steuerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Pulstransformators (74) durch den Löschkreis nach einer vorbestimmten Verzögerung nach Eintreffen des Eingangssteuerimpulses wirksam an Erde anschließbar ist und daß die in dem Pulstransformator (74) bei der Erdung gespeicherte Energie durch eine Spannungsstoß-Unterdrückung (76,77,78) im Primärkreis des Pulstransformators (74) wirksam ableitbar ist.