JP3122187B2 - 穿孔検層用円形誘導加速器 - Google Patents

穿孔検層用円形誘導加速器

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JP3122187B2 JP26512191A JP26512191A JP3122187B2 JP 3122187 B2 JP3122187 B2 JP 3122187B2 JP 26512191 A JP26512191 A JP 26512191A JP 26512191 A JP26512191 A JP 26512191A JP 3122187 B2 JP3122187 B2 JP 3122187B2
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大略、穿孔での適用の
ための粒子加速器に関するものであって、更に詳細に
は、穿孔で使用するための円形磁気誘導加速器(ベータ
トロン)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高エネルギ電磁放射供給源は種々の適用
のためであって、主には、地層の嵩密度及び岩石組成を
測定するためのウエルロギング即ちさく井検層において
使用される。地層密度検層用装置において現在一般的に
使用されている技術は、通常137 Csの放射線(化学)
発生源と、典型的にはNaIである2個のガンマ線検知
器と、マッドケーキ及び/又はスタンドオフ補正密度測
定を派生するための適宜のデータ処理回路及びアルゴリ
ズムを使用している。密度検知器からのガンマ線エネル
ギスペクトルの低エネルギ部分から光電効果Pe 測定
(補正又は補正なし)を行なうことも可能であり、それ
から地層の岩石組成の情報を派生することが可能であ
る。
【0003】しかしながら、この様な装置において放射
線発生源が存在していることは該装置の使用中、搬送及
び格納期間中に、放射線に関する安全性の問題が発生す
る。更に、放射線発生源で得ることの可能な最大エネル
ギ及び照射フラックスは、該発生源の寸法及びタイプに
よって制限され、それらのパラメータは、更に、前述し
た安全性及び取扱い上の考慮によっても影響される。更
に、放射線発生源はホトンを連続的に且つ等方的に発生
するので、計時型又は集束型測定に対して容易に使用可
能なものではない。
【0004】ウエルロギング(さく井検層)装置におい
て直線粒子加速器を使用することにより前述した放射線
発生源の制限を解消する試みがなされている。この目的
のための定在波型直線加速器は、例えば、米国特許第
3,976,879号(Turcotte)、米国特許
第4,093,854号(Turcotte et a
l.)及び米国特許第4,713,581号(Haim
son)に記載されている。この様な直線加速器は放射
線安全性、より高いフラックス及びエネルギ出力、及び
パルス型動作に関して放射線発生源と比較し利点を与え
るものであるが、それらは製造及び維持するために比較
的高価である。それらの複雑性及び信頼性の欠如も欠点
である。
【0005】穿孔検層用のベータトロンの使用は、更
に、少なくとも理論的には提案されている。Fishe
r et al.著「石油検層用小型ベータトロン(C
ompact Betratrons for Pet
roleum Logging)」、高パワー粒子ビー
ムに関する第7回国際会議のプロシーディングズ、Vo
l.2、pp.1485−90、1988年の文献は、
カリフォルニア大学アーバイン校で開発された一つのタ
イプのベータトロンを記載しており、著者はそれを穿孔
で使用するための寸法構成とすることが可能であると記
載している。この様な穿孔用の寸法とした装置のモンテ
カルロシミュレーションは、検層の目的のための従来の
セシウム発生源と好適に比較されることを表わしてい
る。しかしながら、このカリフォルニア大学アーバイン
校のベータトロンは、軸方向に長尺状に伸ばされており
且つ帯電粒子が円形軌道ではなく螺旋軌道上を移動する
という点において、従来の円形ベータトロンとは異なっ
ている。この装置は、循環するエレクトロン(電子)電
流を増加させるために、従来のベータトロン磁界に加え
てトロイド状磁界を使用している。しかしながら、この
長尺状の構成は、磁界が同等のエネルギの従来のベータ
トロンよりもより大きな体積を埋め尽くすことが必要で
あることを意味している。従って、パルス当りの励起エ
ネルギは一層高く、且つ繰返し速度は円形誘導ベータト
ロンにおけるよりも一層遅く、これらが欠点となってい
る。更に、長尺状の構成は、穿孔の幾何学的形状におい
て磁束閉じ込めを困難なものとしている。
【0006】従来の円形型ベータトロンにおいては、磁
極間の実質的に円形な電子軌道を横断する磁界を与える
ために二つの対向する磁極を使用することによりフォー
カッシング即ち集束が行なわれる。このタイプの集束は
極めて弱く、且つそれ自身十分な電子電荷をトラップさ
せ且つ完全な所望のエネルギへ加速させることを可能と
するものではない。補助的集束は、表面型ベータトロン
において有用なものであるが、穿孔内では空間が制限さ
れているので、穿孔への適用に対しては実際的なもので
はない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の円形型
ベータトロンは極めて大型で且つ非効率的なものである
か、又は穿孔ホトン発生源として使用するには電子電流
が低すぎるものであった。従って、例えば高温度、制限
された空間、制限された電源などのような穿孔内におけ
る厳しい環境条件によって直面する拘束条件を充足し、
且つ低コストで且つ信頼性のあるパッケージにおいて所
望のホトン出力条件を達成することの可能な粒子加速器
を提供することが所望されている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ボアホ
ール即ち穿孔において使用すべく適合された小型の円形
型磁気誘導加速器即ちベータトロンが、フィールド磁石
を持った磁気回路を有すると共に、一般式M2+Fe3+
4で表わされるクラスのフェライトから構成される大略
円形状の対向した磁極片を有しており、尚MはMn、Z
n、Niからなるグループからの二つ又はそれ以上の二
価金属イオンを表わしている。コア磁石は、一つ又はそ
れ以上の閉ループセクションから構成されており、各ル
ープの一方の脚部は円形状の磁極片の中心を介して軸方
向に延在している。穿孔において使用するための好適実
施例においては、このコア磁石は二つの対称的に配設し
た閉ループを有している。このコア磁石は低磁気損失物
質から構成されており、且つ、好適には、例えばメトグ
ラス(Metglass)テープなどのようなメタライ
ズしたテープの複数回巻着した層から構成されるか、又
はメタグラステープとフェライトとの結合から構成され
る。フィールド磁石及びコア磁石のこの構成及び組成
は、飽和磁束密度を最大とし且つ穿孔の環境における空
間拘束条件内における磁気回路の電荷保持能力を最大と
している。
【0009】励起回路は、並列又は直列に結合したフィ
ールド磁石コイルとコア磁石コイルと共に配設すること
が可能である。本発明によれば、ビームの捕獲及び取出
しを行なうために電子ビーム軌道の圧縮(縮小)及び拡
大を制御するために種々の技術を使用することが可能で
ある。スイッチ可能軌道拡大コイルは、好適には、フィ
ールドコイル及びコアコイルの何れか一方又は両方と直
列的に接続されており、且つ動作サイクルにおける適宜
の時間において該回路内へ取込まれるか又は該回路から
外されるべくスイッチ動作され、ベータトロンフラック
ス(磁束)条件を破壊し且つ電子ビームをその通常の円
形軌道から取出す。取出されると、該ビームはターゲッ
トに衝突し且つ高エネルギガンマ線ホトンを発生する。
軌道拡大コイルは、同調可能なものとすることが可能で
あり、且つ軌道位置同調用(OPT)コイルとして機能
する。一方、別体のOPTコイルを使用することも可能
である。
【0010】フィールド磁石及びコア磁石が並列接続さ
れている一実施例においては、ビーム圧縮及びトラッピ
ングは、コア磁石内のフィールドコイルフラックスに対
向するために該コア磁石コイルへ誘導結合された逆巻き
コイルによって達成することが可能である。好適には方
形形状である短いパルスがコアコイルに誘導結合されて
いるパルス形成用ライン内において発生され、電子注入
及び捕獲サイクル期間中にベータトロン条件を迅速に破
壊し且つ回復する。一方、このパルス形成用ラインを省
略することも可能であり、且つビーム注入及び捕獲のた
めにベータトロンフラックス条件の必要とされる破壊
は、コアコイルと直列してOPTコイルを設け、且つ一
次回路へ加速電圧パルスを印加した場合にこれら二つの
コイルの間で短い期間の電圧分割過渡状態を発生するた
めにコア磁石のインピーダンスに対してOPTコイルコ
アのインピーダンスを選択することにより達成すること
が可能である。この場合には、電子は、加速電圧パルス
の印加と同時的に注入される。
【0011】別の実施例においては、コア磁石コイルへ
誘導結合されている逆巻きコイルがフィールド磁石コイ
ル及びスイッチ可能軌道拡大コイルと直列接続されてい
る。スイッチ可能軌道圧縮コイルがコア磁石コイルと直
列接続されている。軌道圧縮コイルは、ビーム注入サイ
クルの終了時に該回路からスイッチ動作により切離さ
れ、且つ軌道拡大コイルはビーム注入サイクルの終了時
に該回路内へスイッチ入力され、その際にベータトロン
フラックス条件を破壊してビーム捕獲及び注入を行な
う。
【0012】フィールドコイルとコアコイルとが直列接
続されており且つ両方が一次コイルによって誘導的に駆
動される別の実施例においては、導通状態にある場合
に、コアコイルと共に閉ループを形成するために、コア
コイルを横断してスイッチが結合されている。これは、
磁気回路内のベータトロンフラックス条件を破壊し、帯
電粒子を螺旋軌道に沿って内側に移動させる。該スイッ
チを再度開放すると、ベータフラックス条件が回復され
且つ該粒子は円形軌道内にトラップされる。エネルギ効
率が改善される。なぜならば、閉ループ内の電流の流れ
が、フィールド磁石に対するアンペア回数の一部を与
え、その際に一次コイルによって供給されるアンペア回
数を減少させるからである。拡大コイル及びスイッチは
フィールドコイル及びコアコイルと直列的に結合されて
おり、ビーム注入を行なう。この構成は、フィールドコ
イルによって誘起されるコアフラックスに対向するため
の逆巻きコイルに対する必要性を取除いている。それ
は、更に、ベータトロン及び励起システムのエネルギ効
率を向上させている。ベータトロン条件は、フィールド
コイルとコアコイルの巻数比を適切に選択することによ
り、又は、所望により、OPTコイルを設けることによ
り確立することが可能である。
【0013】励起回路を更に簡単化するために、一次コ
イル及びフィールドコイルを共通コイルの形態に結合す
ることが可能である。更に、メインの加速サイクル期間
中ではなく短い注入サイクル及び取出しサイクルの期間
中にのみ導通状態であるように拡大スイッチ及び圧縮ス
イッチを配設させることが可能である。従って、スイッ
チの動作に起因する損失が減少されるばかりではなく、
より低コストのスイッチを使用することが可能であり、
更に経済性を高めることを可能としている。
【0014】
【実施例】高エネルギホトン発生源が使用される地層の
密度又はその他のロギング(検層)の目的のために、十
分に高い終点ビームエネルギ、好適には2MeV以上の
エネルギ及び高平均ビーム電流、好適には1μA以上の
平均ビーム電流を有することが望ましい。ベータトロン
の最大ビームエネルギは、電子軌道によって取囲まれる
面積及び誘導コア磁石用に使用された物質の飽和磁束密
度に比例する。電子軌道の寸法はさく井ボアの直径によ
り制限されているので、2MeV以上のビームエネルギ
を得ることは、通常、誘導コア磁石に対し10Kガウス
以上の飽和磁束密度を必要とする。前述した如く、穿孔
環境における空間拘束条件は補助的な集束動作を不可能
なものとしているので(結果的に得られる電荷電流が低
い)、1μA以上の平均ビーム電流を達成するために
は、加速器は例えば数KHzの範囲内の高い繰返し速度
で動作されねばならない。更に、ダウンホールロギング
(検層)装置の実現可能性の範囲内の電力レベルにおい
て所望のビームエネルギ及びビーム電流を得ることが重
要である。このことは、2KWのオーダーである場合が
あるが、好適には1KW以下である。
【0015】図1は前述した基準を充足する小型ベータ
トロンの基本的な磁気回路及びコイル構成を示してい
る。本発明によれば、コア磁石10は、例えば、スパン
グインダストリーズインコーポレイテッドのマグネティ
ックスディビジョン及びその他のサプライヤから市販さ
れている例えばメトグラス(Metglass)などの
ような低磁気損失金属テープのビルトアップ層からなる
対称的な閉ループセクション10a及び10bから構成
されている。これらのセクション10a及び10bは、
好適には、断面が円形状又は丸くなっており(図2参
照)、且つ角部も丸みが付けられている(図1参照)。
これらコアセクションの機械加工の容易性のため及び電
子ビーム経路の制御の容易性のために、該コアはメタグ
ラステープと例えばNi−Znフェライトなどのような
フェライトとの複合体から構成することが可能である。
しかしながら、この場合には、幾分低い飽和磁束密度を
有するコアとなる。コアセクション10a及び10bは
フィールド磁石12を取囲んでおり、フィールド磁石1
2は一対の対向した大略円形形状のテーパが付けられた
磁極片14a及び14bを担持している。本発明の1特
徴として、フィールド磁石12及び磁極片14a及び1
4bの両方が、一般式M2+Fe3+4で表わされるクラ
スのフェライトから構成されており、尚Mは、マンガ
ン、亜鉛、ニッケルからなるグループからの二つ又はそ
れ以上の二価金属イオンを表わしている。理解される如
く、Mn−ZnフェライトはMnO、ZnO及びFe2
3の混合物から構成されており、且つNi−Znフェ
ライトはNiO、ZnO及びFe23の混合物から構成
されている。例えば、セラミックメグネティックスイン
コーポレイテッドからMn−80として市販されている
Mn−Znフェライトを使用することによって満足の行
く結果が得られた。
【0016】磁極片14a及び14bの間に確立された
磁界の経路内にこれらの磁極片14a及び14bの中央
に位置してセラミック乃至はガラスの環状加速室16が
設けられている。この加速室は、好適には、5×10-9
mmHg又はそれ以下の真空状態とされている。加速室
16の外側で且つ磁極片14a及び14b及びコア磁石
10の中央の軸方向脚部18a及び18bを取囲んでフ
ィールドコイル20が設けられている。フィールドコイ
ル20は、フィールド磁石12(φf )及びコア磁石1
0(φc )の両方において磁束を誘起させる。後に更に
詳細に説明する如く、コア巻線乃至はコイル22は、軸
方向のコア脚部18a及び18bのみを取囲んでおり、
フィールドコイル20と並列(図4,6,7)又は直列
(図8−11)に接続されている。両方のコイル20及
び22、及びその他の全ての巻線は、好適には、複数個
の層からなるコイルのターン間で誘起される容量結合効
果を回避するために、単層巻線であることが望ましい。
【0017】加速室16内へ注入される電子は、印加さ
れた磁界によりその中にトラップされ且つ所望の終点エ
ネルギに到達するまでほぼ円形状の軌道経路に沿って案
内され、次いで該円形軌道から外部へ取出される。図2
に概略示した如く、加速室壁内のポートを介して延在す
る注入器26によって、電子が真空室16内へ注入され
る。注入の直後において、ベータトロン条件(△φc
△φf =β、尚βは幾何学的定数)は注入時においてア
ップセットされているが再度確立され、且つ該電子は加
速室16内のほぼ円形の軌道24を取るようにされる。
該電子が所望のエネルギ及びビーム電流へ加速された後
に、ベータトロン条件が再度アップセットされ、且つ電
子ビームは円形軌道24から外部へ取出され、ターゲッ
ト28に衝突し、その際に高エネルギガンマ線ホトンの
フラックスを発生する。
【0018】従来のベータトロン駆動回路においては、
図3に示した如く、高電圧DC電源30がコンデンサ3
2を横断して変調器回路34へ結合されており、該変調
器回路34は時間的に変化する加速電圧パルスで所望の
繰返し速度で一次ベータトロンコイル回路36をパルス
動作する。各加速サイクル期間中において、コンデンサ
32内に格納されたエネルギがスイッチングネットワー
ク(不図示)を介してベータトロン磁石へ転送され、且
つ各サイクルの終了時に、該磁石内の残存エネルギが回
復回路網(不図示)を介してコンデンサ32へ帰還され
る。システム内の損失は電源30によって補充され、そ
の目的のために、電源30は、コンデンサ32に対して
意図された最大電圧に等しいか又はそれ以上の出力電圧
を有するものでなければならない。この様な従来の駆動
回路は本発明と共に使用することが可能ではあるが、高
電圧コンデンサ充電用電源に対する必要性を取除いた好
適な駆動回路が、本願出願人に譲渡されており同日付で
米国特許庁に出願された「円形誘導加速器用低電圧変調
器」という名称の特許出願に記載されている。
【0019】図4及び図6乃至図11において、本発明
に基づくベータトロンコイル回路36の幾つかの実施例
が示されており、コイルに対向する平行な実線はコア磁
石を表わしており、且つ平行な点線はフィールド磁石を
表わしている。それぞれのコイルの端部に隣接した黒丸
の点は、コイルの巻線方向を表わしている。
【0020】図4において、フィールド磁石とコア磁石
の両方を取囲むフィールドコイル38が、一次回路のノ
ード41の間において、コアのみを取囲むコアコイル4
0と並列に結合されている。フィールド磁石38と直列
接続して軌道拡大(ビーム取出し)回路が設けられてお
り、該回路は拡大コイル42及び通常閉じたスイッチ4
4を有している。所望により又は必要性から、軌道位置
同調用(OPT)コイル46をコアコイル40又はフィ
ールドコイル38と直列に設け、ベータトロン条件の確
立及び電子軌道半径の調節を容易とさせることが可能で
ある。フィールドコイル38はフィールド磁石フラック
ス及びコア磁石フラックスの両方に影響を与えるので、
逆巻きコイル48がコアコイル40へ誘導結合されてお
り、フィールドコイル38により誘起されるコア磁石フ
ラックスをオフセットさせ、その際にフィールドコイル
38をコア磁石から離脱させている。該コア上に巻着さ
れた別のコイル54が、パルス形成用回路網(PFN)
52へ結合されており、PFN52は、その最後の段と
してのコイル54と共に、インピーダンス56を有して
いる。
【0021】従来のDCコイル(不図示)は、何らかの
電圧が端子41へ印加される前に、電子が一定の半径の
軌道上を循環させる適切な磁界を軌道領域内に与える。
注入時において、スイッチ58は閉成され、且つ図5
(A)において50として示したシャープな電流パルス
がコイル54を介して通過される。この電流パルスの上
昇及び下降は、図5(B)において60a及び60bと
して示した如く、二つの電圧スパイクをコイル54を横
断して誘起させる。負向パルス60bは電子を減速させ
る。印加磁界はこの期間中一定値に維持されるので、こ
のことは、図2に示した如く、電子を内側へ螺旋状に移
動させる。メインの加速電圧パルス70が端子41へ印
加される場合にこの注入プロセスは終了する(図5
(C)参照)。この減速用のパルス60bは、爾後の回
転において電子がターゲット28に衝突することがない
ように十分遠く且つ十分迅速に電子を内側へ強制的に移
動させるために比較的高い振幅で且つ十分な期間のもの
とすべきである。この減速パルス60bは、更に、電子
が加速室の内側壁へ衝突すべく螺旋運動することを防止
するために、非常にシャープなカットオフであって、好
適には10ナノ秒未満のカットオフを有するべきであ
る。そのために、メインの加速パルス70は非常に早い
ライズタイム即ち上昇時間を有するものでなければなら
ない。
【0022】電子の注入及び加速期間中、軌道拡大スイ
ッチ44は閉じられており、コイル42をシャントして
おり、従って磁極片14a及び14bの間の磁束はフィ
ールドコイル38、コアコイル40、及び、存在する場
合には、OPTコイル46を横断する電圧によって制御
される。図4における電子ビームを抽出することが所望
される場合には、軌道拡大スイッチ44を迅速に開放さ
せて、拡大コイル42をフィールドコイル38と直列接
続させる。これにより、フィールドコイル内に急激な電
圧過渡的状態が発生し、且つベータトロン条件が破壊さ
れて、軌道から電子ビームを取出しターゲット28へ衝
突させる。
【0023】図6の実施例においては、フィールドコイ
ル138、コアコイル140、拡大コイル142、スイ
ッチ144、OPTコイル146、逆巻きコイル148
は図4におけるそれらと対応するものと同様である。図
4において電子ビーム圧縮及び捕獲が行なわれる回路要
素、即ちコイル54、スイッチ58及びパルス形成用ラ
イン52は、省略されており、且つビーム圧縮及び捕獲
は以下の態様で受動的に行なわれる。
【0024】一次ベータトロンコイル回路のノード14
1へ加速電圧パルスを印加するのと同時的に、電子が加
速室内へ注入される。あるスレッシュホールド以下の波
形周波数の場合(コア物質に依存する)、閉じたコア上
に巻着されたコイル140のインダクタンスは、調節可
能な鉄スラグを有するソレノイドであるコイル146の
インダクタンスよりも著しく高い。従って、ノード14
1へ印加される電圧のほとんどはコイル140を横断し
て表われる。しかしながら、これは、初期的な過渡的期
間中は成立しない。実際に、ノード141へ電圧を印加
した直後に、電圧スパイクがOPTコイル146を横断
して発生し、該過渡的状態の期間中ベータトロン条件を
破壊し且つ注入した電子を内側へ螺旋移動させる。この
過渡的条件の期間は、OPTコイルコア物質の応答時間
と相対的なコア磁石物質の応答時間に依存する。ベータ
トロン条件は、電子が加速室の内側壁に螺旋運動して衝
突する前に再度確立されねばならない。ベータトロンコ
ア及びOPTコアの両方に対してMn−Znフェライト
を使用することにより、50ナノ秒のオーダーの応答時
間が得られ、これは適切なビーム圧縮及び捕獲を達成す
るのに十分高速であることが判明した。理解される如
く、OPTコイル146とコアコイル140との間の過
渡的な電圧分割の期間は、これら二つのコイルの間の相
対的なインピーダンスの関数であり、且つ、それは、該
コアの物質組成及び幾何学的形状の関数である。コア物
質及び幾何学的形状を適切に選択することにより、別体
のコイル又はその他の積極的な回路要素に対する必要性
なしに、ビーム圧縮及び捕獲を達成することが可能であ
る。しかしながら、その目的のための積極的回路要素を
使用することは、その他の理由により、コア磁石に対し
て高速の回復時間物質を使用することが望ましくない場
合には有利である。
【0025】図7の実施例においては、フィールドコイ
ル238、逆巻きコイル248、OPTコイル246、
拡大コイル242が全て直列に接続されている。図4及
び図6における如く、通常閉じている軌道拡大スイッチ
244が拡大コイル242をブリッジしている。更に、
コアコイル240及び軌道拡大コイル256及びスイッ
チ258が、コイル238、248、246、242と
並列に接続されている。動作について説明すると、軌道
拡大スイッチ244が電子注入及び加速の両方の期間中
に閉成され、一方軌道圧縮スイッチ258は注入期間中
に開成され且つ加速及び拡大期間中に閉成される。加速
電圧パルスが圧縮スイッチ258を開成した状態で、ノ
ード241を横断して印加される。コイル256及び2
40と共に、スイッチ258の内在する容量が、コイル
240を横断しての電圧を振動させる。コイル256の
インダクタンスを適切に選択することにより、コイル2
40を横断しての電圧を、軌道領域内の磁界がノード2
41へ印加された電圧に起因して定常的に上昇する場合
に、0又は負へ移行させることが可能であり、その際に
ベータトロン条件を破壊し且つ電子を内側へ螺旋運動さ
せることが可能である。その場合にスイッチ258が閉
成されるが、好適には、コイル240を横断しての電圧
が0又は負である場合に閉成され、該電圧をコアコイル
240上へ強制的に印加させ且つベータトロン条件を回
復して電子ビームを捕獲する。OPTコイル246及び
拡大コイル242及びスイッチ244は、図4に関して
説明したのと同様に機能する。
【0026】図7の実施例は積極的なビーム圧縮及び捕
獲を与えるが、図4における如き別体のパルス形成ライ
ンを有していない。図4,6,7における軌道拡大及び
圧縮スイッチは加速サイクル期間中に導通状態であるの
で、それらは、ベータトロン回路へ印加される一次励起
エネルギに耐えることが可能なものでなければならな
い。
【0027】図8乃至11は、ベータトロンコイル及び
制御回路のその他の実施例を示しており、その場合、フ
ィールド磁石及びコア磁石を駆動するコイルは直列に接
続されており、且つフィールドコイルに対向するための
逆巻きコイルに対する必要性が取除かれている。フィー
ルド磁石回路におけるギャップのために、フィールドコ
イルのインダクタンスは、閉ループ上に巻着されている
コアコイルのインダクタンスよりもかなり低い。従っ
て、ベータトロンのインダクタンスは、図4、6、7に
示したものなどの並列接続したものは、直列接続したも
のよりも著しく低い。与えられた最終的なビームエネル
ギに対応する磁気エネルギはLI2 /2であり、Lはベ
ータトロンインダクタンスで且つIは電流であり、且つ
ベータトロン及び変調器システムのエネルギ効率はより
低い電流に対してより高いので、可及的に高いベータト
ロンインダクタンスを有することが望ましい。従って、
図8乃至11の実施例は、向上した効率を与えると共
に、銅及び空間を節約し、それらの全ては穿孔用ベータ
トロンにおいて重要な特性である。
【0028】図8乃至11における基本的な概念は同一
であり、且つこれらの図における同一の構成要素にはそ
れぞれ100の代の値を段階的に増やした参照番号が付
されている。図8において、コイル360は一次駆動コ
イルである。IT及びフィールドコイル338は、フィ
ールド磁石及びコア磁石の両方を取囲んでいる。ビーム
加速期間中、スイッチ344は閉成され且つスイッチ3
58は開成される。ベータトロン条件は、コアコイル3
40及びフィールド338を横断しての電圧の和が0に
等しいという条件によって設定される。フィールド磁石
がベータトロン条件がコイル338及び340の巻数比
を適切に選択することにより確立することが可能である
ように設計されている場合には、付加的なOPTコイル
は必要ではない。コイル342及びそれと関連するスイ
ッチ344は軌道拡大の目的のためである。何らかの理
由により、小さな軌道調節が必要な場合には、OPTコ
イルを該回路内に挿入することが可能である。OPTコ
イル内のフラックス変化がフィールド磁石338内のフ
ラックス変化と比例せねばならないので、そのアンペア
回数はフィールド磁石338のアンペア回数と比例すべ
きである。これを達成する一つの態様を図9に示してあ
り、その場合、OPTコイルは一次コイル446及び二
次コイル447から構成されており、その巻数比はコイ
ル460と438との間の巻数比と同一である。ある場
合においては、図8におけるコイル338及び360の
巻数を同一とすることが望ましい場合があり、その場
合、これらの二つのコイルを単一のコイルへ結合させ
て、図10に示した如く、回路の複雑性を簡単化させる
ことが可能である。図8及び10は、その他は、電気的
に等価である。
【0029】図11に示した回路は、コイル642及び
スイッチ644の配置を除いて、図10に示したものと
同様である。同一の電流が両方のコイル660及び64
2を介して流れるので、コイル642を横断しての電圧
はフィールド磁石638におけるフラックス変化の割合
と比例している。従って、加速期間中にスイッチ644
が開成状態であると、コイル660,640,642が
適切な巻数比を有する限り、ベータトロン条件を確立す
ることが可能である。
【0030】ビーム注入において、図8乃至11の回路
におけるノード341−641を横断して正の電圧が印
加される。スイッチ358−658は、初期的に、全て
の四つの場合において閉成されており、且つスイッチ3
44−644は図8−10の場合閉成されており且つ図
11の場合開成されている。このことは、ダイオード3
70−670を逆バイアスさせ、それを非導通状態とさ
せる。更に、スイッチ358−658は、閉成している
場合に、コアコイル340−640と共に閉ループを形
成する。これは、コアフラックスを基本的に不変の状態
に維持する。従って、コイル360−660はフィール
ド磁石338−638のみを駆動し、電子をインジェク
タ即ち注入器から内側へ離れる方向に螺旋移動させる。
この注入期間の終了時において、スイッチ358−65
8が開成される。コイル340−640の巻数は、コイ
ル340−640を横断して誘起される電圧がダイオー
ドを順方向バイアスさせるようなものである。その場合
に、種々のコイル(図8における338,340、図9
における438,440,447、図10における56
0,540、図11における660,640,642)
の間の電圧バランスが回復され且つベータトロン条件が
満足される。ベータトロン条件が確立される速度は、ス
イッチ358−658のターンオフ時間、スイッチが開
成する時における電流、及びノード341−641の間
のインピーダンスに依存する。最良の性能のためには、
ノード341−641の間のインピーダンスは可及的に
小さいものとすべきである。
【0031】ビーム注入において、図8−11における
スイッチ344−644の状態が変化される(即ち、開
成状態から閉成状態へ又はその逆)。先の実施例に関連
して説明した如く、このことは、該回路内の電圧バラン
スを破壊し、且つターゲットに向かって軌道から電子が
取出される。
【0032】コイル340−640からなるループ内の
電流の流れはフィールド磁石に対しアンペア回数の一部
を与えるので、ノード341−641を介して送給され
ねばならない電流及び変調周波数(ノード341−64
1を介しての電流がピークに到達するのにかかる時間に
逆比例)は両方とも減少される。従って、エネルギ効率
が改善される。図11に示した回路は、両方のスイッチ
658及び644が短い注入及び取出しサイクル期間中
のみ導通状態であり且つメインの加速サイクル期間中は
導通状態にないという付加的な利点を有している。これ
らのスイッチの動作に起因する損失は実質的に減少され
る。更に、メインの励起エネルギはスイッチ658及び
644を介して通過することがないので、比較的廉価な
MOSFETスイッチを使用することが可能である。従
って、コスト経済性、寸法、エネルギ損失及び複雑性の
全てが改善される。
【0033】密度検層用装置における穿孔ホトン発生源
としての前述したタイプの小型ベータトロンを使用した
状態を図12に示してある。ダウンホールゾンデ70
が、マッドケーキ74で被覆された開放した穿孔72内
に懸架して示されている。間接を有するアーム76が、
ゾンデを穿孔の壁に対して押圧している。該ゾンデは、
加速器セクション78を有しており、それは、ベータト
ロンを有しており、且つ電源80及びベータトロン用の
制御セクション82を有している。その他の電源(不図
示)は、従来公知の如く、その他のダウンホール構成要
素に対して必要に応じ設けられている。制御セクション
82は、図3乃至7に示した如く、ベータトロンを駆動
するのに必要な変調器回路及びその他の回路を有してい
る。検知器セクション84は、加速器セクション78か
ら離隔されており且つガンマ線吸収器86によってそれ
からシールドされている。該検知器セクションは、好適
には、加速器78から異なった距離に離隔された2個又
はそれ以上のガンマ線検知器を有している。制御セクシ
ョン82及び検知器セクション84の両方がダウンホー
ル信号処理及び遠隔操作セクション88へ接続されてお
り、該セクション88は、ロギングケーブル90を介し
て、地表における信号処理及び遠隔操作回路92とイン
ターフェースしている。該回路92は、穿孔及びマッド
ケーキ補償嵩密度測定を計算するために、短間隔及び長
間隔検知器データの処理のためにトラック乃至はスキッ
ドマウント型コンピュータ94へ接続されている。これ
らの測定値はデコーダ/プロッタ96へ出力され、それ
は、該穿孔内の深さの関数として可視的及び/又はテー
プ状のログ即ち記録を行なう。そのために、デコーダ/
プロッタ96は、図8に概略示した如く、ケーブルホロ
ワ機構98へ結合されている。
【0034】密度曲線に加えて、△ρ曲線と呼ばれる補
償係数のログ(記録)も典型的に発生され且つ記録され
る。このトレース、即ち記録は、長間隔検知器データか
ら計算した見掛けの密度値に対してなされた補正を表わ
している。コンピュータ94は、更に、散乱されたガン
マ線スペクトルの低エネルギ部分から光電断面特性を測
定するためにプログラムすることが可能であり、それか
ら、地層の岩石組成の情報を得ることが可能である。嵩
密度値即ち△ρ値及び光電断面測定値を図8に示したタ
イプの2検知器地層密度装置から派生する技術は従来公
知である。この技術に関する詳細な説明は、例えば、W
ahl et al.著「二重間隔地層密度検層(Th
e Dual Spacing Formation
Density Log)」、39回SPE年次会合、
1964年、Ellis etal.著「岩石組成−密
度装置較正(The Litho−Density T
ool Calibration)」、SPEペーパー
12048、SPE年次技術会議及びイグジビション、
1983年、及び「密度/光電断面検層に対する全スペ
クトルガンマ−ガンマ技術の適用(The Apply
cation of Full Spectrum G
amma−Gamma Techniques to
Density/Photoelectric Cro
ss Section Logging)」、DDDペ
ーパー、SPWLA27回年次シンポジウム、1986
年の文献に記載されている。
【0035】本発明の小型ベータトロンを嵩密度検層用
のガンマ線発生源として特に有用なものとして示した
が、本発明のベータトロンはこの様な使用に限定される
べきものではなく、ガンマ線発生源が必要とされるその
他の検層における適用に対しても使用することが可能な
ものである。例えば、それは、可変ガンマ線エネルギレ
ベル又は異なったスペクトル形状が所望される場合に使
用することが可能であり、それらは両方とも本発明の穿
孔用ベータトロンで達成することが可能である。以上、
本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、
本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきものでは
なく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の
変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づいて構成された円形磁気誘導加
速器の基本的な磁気回路及びコイル構成を示した概略
図。
【図2】 図1のベータトロンの加速室内の帯電粒子の
注入及びトラッピングを示した概略図。
【図3】 ベータトロンの基本的な電気回路を示したブ
ロック図。
【図4】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するため
のフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を有
する駆動回路を示した概略図。
【図5】 充電/放電/回復サイクル期間中における低
及び高電圧コンデンサを横断しての電圧及び回路内の電
流の時間的変化の状態を示した各波形図。
【図6】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するため
のフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を有
する駆動回路を示した概略図。
【図7】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するため
のフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を有
する駆動回路を示した概略図。
【図8】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するため
のフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を有
する駆動回路を示した概略図。
【図9】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するため
のフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を有
する駆動回路を示した概略図。
【図10】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するた
めのフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を
有する駆動回路を示した概略図。
【図11】 加速室内の電子軌道を圧縮及び拡大するた
めのフィールドコイル、コアコイル及び関連する回路を
有する駆動回路を示した概略図。
【図12】 ダウンホールホトン発生源として本発明に
基づいて構成されたベータトロンを組込んだ穿孔検層装
置を示した概略図。
【符号の説明】
10 コア磁石 10a,10b 閉ループセクション 12 フィールド磁石 14a,14b 磁極片 16 加速室 18a,18b 中央軸方向脚部 20 フィールドコイル 22 コアコイル 24 軌道 26 注入器 28 ターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム ベルトッツィ アメリカ合衆国, マサチューセッツ 02173, レキシントン, キャッスル ロード 8 (72)発明者 ゲイリー ダブリュ. コリス アメリカ合衆国, コネチカット 06470, ニュータウン, ブラッシイ ヒル ロード 40 (72)発明者 ウイリアム ダイアモンド カナダ国, ケイ0ジェイ 1ピイ0, オンタリオ, ディープ リバー, シェリドン コート 7 (72)発明者 ジョセフ エイ. ドーセット アメリカ合衆国, コネチカット 06877, リッジフィールド, パンピ ング ステーション 70 (72)発明者 ジェフリー エス. シュバイツァー アメリカ合衆国, コネチカット 06877, リッジフィールド, シルバ ー ヒル ロード 41 (56)参考文献 特開 平1−204398(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 11/00 G01V 5/00

Claims (33)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気誘導加速器において、フィールド磁石
    を持った磁気回路が設けられており、一対の対向した概
    略円形の磁極片が設けられており、コア磁石が設けられ
    ており、前記フィールド磁石と前記コア磁石とを取囲む
    フィールドコイル及び前記コア磁石を取囲むコアコイル
    を具備した励起回路が設けられており、前記磁極片間に
    介挿された環状加速室が設けられており、前記加速室内
    の帯電粒子を加速させるために前記励起回路時間と共
    に変化する加速電圧パルスを印加する手段が設けられて
    おり、前記加速室内へ帯電粒子を注入する手段が設けら
    れており、前記加速室内のほぼ円形軌道内に粒子をトラ
    ップするために前記粒子の軌道を圧縮する手段が設けら
    れており、前記ほぼ円形の軌道から粒子を取出すために
    粒子軌道を拡大する手段が設けられており、前記フィー
    ルド磁石及び前記磁極片が一般式M2+Fe3+4を持っ
    たクラスのフェライトから構成されており、尚MはM
    n、Zn及びNiからの2個又はそれ以上の二価金属イ
    オンを表わしており、前記コア磁石が少なくとも1個の
    閉ループセクションを有しており、各ループの一方の脚
    部は円形磁極片の中央を介して且つ前記コアコイルを介
    して軸方向に通過していることを特徴とする加速器。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記コア磁石が少なく
    とも部分的に低磁気損失巻着テープから構成されている
    ことを特徴とする加速器。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記コア磁石が、2個
    の対向した閉ループセクションを有することを特徴とす
    る加速器。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記コア磁石が少なく
    とも部分的に低磁気損失巻着テープから構成されている
    ことを特徴とする加速器。
  5. 【請求項5】請求項1において、前記フィールドコイル
    及び前記コアコイルが並列接続されており、且つ前記軌
    道拡大手段が、前記フィールドコイルと前記コアコイル
    とに直列接続された拡大コイルを有すると共に、前記磁
    気回路内のベータトロンフラックス条件を変化させてそ
    の際に帯電粒子が前記ほぼ円形軌道から取出されるよう
    に前記拡大コイル電圧過渡的状態を導入するスイッチ
    可能な手段を有することを特徴とする加速器。
  6. 【請求項6】請求項1において、前記軌道圧縮手段が、
    前記コアコイルへ誘導結合された逆巻きコイルを有する
    と共に、前記磁気回路内のベータトロンフラックス条件
    を変化させて帯電粒子を前記ほぼ円形軌道内にトラップ
    させるように前記逆巻きコイル減速電圧パルスを導入
    する手段を有することを特徴とする加速器。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記減速パルス手段
    が、実質的に方形形状の電流パルスを前記逆巻きコイル
    へ印加するパルス形成用ライン手段を有することを特徴
    とする加速器。
  8. 【請求項8】請求項5において、前記軌道圧縮手段が前
    記コアコイルと直列接続されている同調可能なコイルを
    有しており、前記同調コイルのインピーダンスは、前記
    時間と共に変化する加速電圧パルスが前記コアコイル及
    び前記磁気回路内のベータトロンフラックス条件に影響
    を与える前記同調可能コイル電圧分割を発生するよう
    に前記コアコイルのインピーダンスから異なっており、
    前記電圧分割の期間は少なくとも部分的に前記コア磁石
    の電圧回復時間によって決定され、且つ前記コア磁石が
    前記クラスのフェライトから構成されていることを特徴
    とする加速器。
  9. 【請求項9】請求項5において、前記軌道圧縮手段が、
    前記コアコイルと共に閉ループ回路を完成し且つ破壊す
    るスイッチ可能手段を有しており、前記閉ループ回路
    は、完成された場合に、該磁気回路内のベータトロンフ
    ラックス条件を破壊するように前記コア磁石内に磁気的
    フラックスを誘起させ、その際に粒子が前記ほぼ円形軌
    道内にトラップされることを特徴とする加速器。
  10. 【請求項10】請求項9において、前記軌道拡大コイル
    が、前記帯電粒子の軌道を同調させるための同調可能コ
    イルを有することを特徴とする加速器。
  11. 【請求項11】請求項5において、前記軌道圧縮手段が
    前記コアコイルと直列接続された圧縮コイルを有すると
    共に前記圧縮コイルを選択的にシャントするスイッチ可
    能手段を有しており、前記軌道圧縮手段の前記スイッチ
    可能手段は軌道圧縮動作フェーズ期間中に前記圧縮コイ
    ルをシャントするために閉成状態となり、その際に粒子
    がほぼ円形軌道内にトラップされ、且つその他の全ての
    動作フェーズ期間中は開成状態とされ、前記軌道拡大手
    段の前記スイッチ可能手段は、軌道拡大動作フェーズ期
    間中は開成状態であり、且つその他の全ての動作フェー
    ズ期間中は閉成状態であることを特徴とする加速器。
  12. 【請求項12】請求項1において、前記励起回路が、前
    記フィールドコイル及び前記コアコイルの両方へ誘導結
    合された一次コイルを有することを特徴とする加速器。
  13. 【請求項13】請求項10において、前記軌道拡大手段
    が、前記コアコイルと前記フィールドコイルとに直列接
    続された拡大コイルを有すると共に、前記磁気回路内に
    おけるベータトロンフラックス条件を破壊してその際に
    ほぼ円形軌道から帯電粒子を取出すために前記拡大コイ
    電圧過渡状態を導入するスイッチ可能手段を有する
    ことを特徴とする加速器。
  14. 【請求項14】請求項13において、前記軌道圧縮手段
    が、前記コアコイルとの閉ループ回路を完成するか又は
    破壊するために前記コアコイル結合されたスイッチ可
    能手段を有しており、前記閉ループ回路は、完成された
    場合に、前記磁気回路内のベータトロンフラックス条件
    を破壊してその際に前記ほぼ円形軌道内に粒子をトラッ
    プさせることを特徴とする加速器。
  15. 【請求項15】請求項12において、前記一次コイル及
    び前記フィールドコイルが同数の巻数を有すると共に共
    通コイルを有することを特徴とする加速器。
  16. 【請求項16】請求項12において、前記励起回路が、
    更に、粒子軌道を調節するための同調可能コイル手段を
    有することを特徴とする加速器。
  17. 【請求項17】請求項16において、前記同調可能コイ
    ル手段が第一及び第二の誘導結合されたコイルを有して
    おり、前記第一及び第二コイルの巻数比は前記一次コイ
    ル及び前記フィールドコイルの巻数比と実質的に同一で
    あることを特徴とする加速器。
  18. 【請求項18】穿孔を介して移動すべく適合されたダウ
    ンホール検層用ゾンデにおいて、前記穿孔が貫通する地
    層を照射するためのガンマ線発生源が前記ゾンデ内に設
    けられており、照射された地層から前記ゾンデへ散乱し
    て帰還されたガンマ線を検知する1個又はそれ以上のガ
    ンマ線検知器が設けられており、検知されたガンマ線を
    表わす信号を処理するために地表へ送信する手段が設け
    られており、前記ガンマ線発生源は磁気誘導粒子加速器
    を有しており、前記磁気誘導粒子加速器は、 フィールド磁石と、ほぼ円形の対向した磁極片と、少な
    くとも1個の閉ループセクションを構成するコア磁石と
    を持った磁気回路を有しており、各ループの一方の脚部
    は前記円形磁極片の中心を介して軸方向に通過してお
    り、前記フィールド磁石及び前記磁極片は一般式M2+
    3+4を持ったクラスのフェライトから構成されてお
    り、尚MはMn、Zn、Niからなるグループからの二
    つ又はそれ以上の二価金属イオンを表わしており、 前記フィールド磁石及び前記コア磁石を取巻くフィール
    ドコイルを具備すると共に前記コア磁石の中央軸方向脚
    部を取囲むコアコイルを具備する励起回路を有してお
    り、 前記磁極片の間に介挿された環状加速室を有しており、 前記一次励起回路時間的に変化する加速電圧パルス
    印加する手段を有しており、 前記加速室内の軌道内に帯電粒子を注入する手段を有し
    ており、 前記加速室内のほぼ円形軌道内に粒子をトラップさせる
    ために粒子軌道を圧縮する手段を有しており、 前記磁気回路内において粒子加速用磁気フラックスを発
    生する手段を有しており、 前記ほぼ円形軌道から帯電粒子を取出しターゲットへ接
    触させてガンマ線ホトンを発生させる手段を有してい
    る、 ことを特徴とする検層用ゾンデ。
  19. 【請求項19】請求項18において、前記コア磁石が少
    なくとも部分的に低磁気損失巻着テープから構成されて
    いることを特徴とする検層用ゾンデ。
  20. 【請求項20】請求項19において、前記コア磁石が2
    個の対向した閉ループセクションを有することを特徴と
    する検層用ゾンデ。
  21. 【請求項21】請求項18において、前記フィールドコ
    イル及び前記コアコイルが並列接続されており、且つ前
    記軌道圧縮手段が前記フィールドコイルと直列接続され
    た拡大コイルを有すると共に前記磁気回路内のベータト
    ロンフラックス条件を破壊してその際に前記ほぼ円形軌
    道から帯電粒子を取出すために前記拡大コイル電圧過
    渡状態を導入するスイッチ可能手段を有することを特徴
    とする検層用ゾンデ。
  22. 【請求項22】請求項21において、前記軌道圧縮手段
    が、前記コアコイルへ誘導結合された逆巻きコイルを有
    すると共に、前記磁気回路内のベータトロンフラックス
    条件を破壊してその際に前記ほぼ円形軌道内に帯電粒子
    をトラップさせるために前記逆巻きコイル減速電圧パ
    ルスを導入する手段を有することを特徴とする検層用ゾ
    ンデ。
  23. 【請求項23】請求項22において、前記減速パルス手
    段が、前記逆巻きコイルへ実質的に方形形状の電流パル
    スを印加するためのパルス形成用ライン手段を有してい
    ることを特徴とする検層用ゾンデ。
  24. 【請求項24】請求項21において、前記軌道圧縮手段
    が前記コアコイルと直列接続された同調可能コイルを有
    しており、前記同調可能コイルのインピーダンスが、前
    記時間と共に変化する加速電圧パルスが前記コアコイル
    と前記磁気回路内のベータトロンフラックス条件を破壊
    する前記同調可能コイル電圧分割を発生するように前
    記コアコイルのインピーダンスと異なっており、前記電
    圧分割の期間は少なくとも部分的に前記コア磁石の電圧
    回復時間によって決定され、且つ前記コア磁石が前記ク
    ラスのフェライトから構成されていることを特徴とする
    検層用ゾンデ。
  25. 【請求項25】請求項21において、前記軌道圧縮手段
    が前記コアコイルとの閉ループ回路を完成し且つ破壊す
    るためのスイッチ可能手段を有しており、前記閉ループ
    回路は、完成された場合に、前記磁気回路内のベータト
    ロンフラックス条件を破壊するように前記コア磁石内に
    磁気フラックスを誘起し、その際に粒子が前記ほぼ円形
    軌道内にトラップされることを特徴とする検層用ゾン
    デ。
  26. 【請求項26】請求項25において、前記軌道拡大コイ
    ルが、前記帯電粒子の軌道を同調させるための同調可能
    コイルを有することを特徴とする検層用ゾンデ。
  27. 【請求項27】請求項21において、前記軌道圧縮手段
    が前記コアコイルと直列接続された圧縮コイルを有する
    と共に前記圧縮コイルを選択的にシャントするためのス
    イッチ可能手段を有しており、前記軌道圧縮手段の前記
    スイッチ可能手段は軌道圧縮動作フェーズ期間中に前記
    圧縮コイルをシャントするために閉成され、その際に粒
    子は前記ほぼ円形軌道内にトラップされ、且つその他の
    全ての動作フェーズ期間中は開成状態とされ、前記軌道
    拡大手段の前記スイッチ可能手段は、軌道拡大動作フェ
    ーズ期間中に開成状態とされ、且つその他の全ての動作
    フェーズ期間中は閉成状態とされることを特徴とする検
    層用ゾンデ。
  28. 【請求項28】請求項21において、前記励起回路が前
    記フィールドコイル及び前記コアコイルの両方に誘導結
    合された一次コイルを有することを特徴とする検層用ゾ
    ンデ。
  29. 【請求項29】請求項28において、前記軌道拡大手段
    が、前記コアコイル及び前記フィールドコイルと直列接
    続された拡大コイルを有すると共に、前記磁気回路内の
    ベータトロンフラックス条件を破壊してその際にほぼ円
    形軌道から帯電粒子を取出すために前記拡大コイル
    圧過渡状態を導入するスイッチ可能手段を有することを
    特徴とする検層用ゾンデ。
  30. 【請求項30】請求項29において、前記軌道圧縮手段
    が前記コアコイルと閉ループ回路を完成又は破壊するた
    めに前記コアコイル結合されたスイッチ可能手段を有
    しており、前記閉ループ回路は、完成された場合に、前
    記磁気回路内のベータトロンフラックス条件を破壊しそ
    の際に前記ほぼ円形軌道内に粒子をトラップさせること
    を特徴とする検層用ゾンデ。
  31. 【請求項31】請求項28において、前記一次コイル及
    び前記フィールドコイルが同数の巻数を有しており且つ
    共通コイルを有することを特徴とする検層用ゾンデ。
  32. 【請求項32】請求項28において、前記励起回路が、
    更に、粒子軌道を調節するための同調可能コイル手段を
    有することを特徴とする検層用ゾンデ。
  33. 【請求項33】請求項32において、前記同調可能コイ
    ル手段が第一及び第二の誘導結合されたコイルを有して
    おり、前記第一及び第二コイルの巻数比が前記一次コイ
    ル及び前記フィールドコイルの巻数比と実質的に同一で
    あることを特徴とする検層用ゾンデ。
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