RU2434369C2 - Структура бетатрона и способ производства структуры бетатрона - Google Patents
Структура бетатрона и способ производства структуры бетатрона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434369C2 RU2434369C2 RU2006117450/06A RU2006117450A RU2434369C2 RU 2434369 C2 RU2434369 C2 RU 2434369C2 RU 2006117450/06 A RU2006117450/06 A RU 2006117450/06A RU 2006117450 A RU2006117450 A RU 2006117450A RU 2434369 C2 RU2434369 C2 RU 2434369C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- betatron
- injector
- vacuum chamber
- emitter
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 3
- 239000005394 sealing glass Substances 0.000 claims 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000005461 Bremsstrahlung Effects 0.000 description 3
- 238000007511 glassblowing Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H11/00—Magnetic induction accelerators, e.g. betatrons
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится компактным круговым ускорителям, основанным на магнитной индукции (бетатронам). Структура бетатрона включает вакуумную камеру, размещенный в ней инжектор и два или более магнитов, размещенных снаружи вакуумной камеры. Согласно одному из вариантов выполнения структура бетатрона также включает, по меньшей мере, одну мишень, выполненную и размещенную таким образом, что она представляет собой одно целое с инжектором или скомбинирована с инжектором. Вакуумная камера включает в себя по меньшей мере две или более части, соединенные вместе. По меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта покрытием с активным сопротивлением. По меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта и легирована до заданной удельной проводимости. Способ производства структуры бетатрона содержит этапы изготовления частей бетатрона, размещения инжектора на одной из этих частей, соединения частей с образованием полой камеры и размещения двух или более магнитов снаружи полой камеры. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить эффективность бетатрона. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая Заявка притязает на приоритет в соответствии с Предварительной патентной заявкой США, серийный номер 60/683833, озаглавленной "Methods of Constructing a Betatron Vacuum Chamber and Injector", поданной 23 мая 2005 года, которая полностью содержится в данном документе по обращению.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для компактного кругового ускорителя, основанного на магнитной индукции (бетатрона), и, конкретнее, к более простой и более эффективной структуре бетатронной вакуумной камеры и инжектора, изготавливаемой в микромасштабе.
Уровень техники
Ядерные скважинные приборы использовались в течение нескольких десятилетий для того, чтобы определять плотность пород, окружающих скважину. Традиционные скважинные приборы каротажа плотности состоят из источника гамма-лучей (рентгеновских лучей), по меньшей мере, одного детектора гамма-лучей и экрана между детектором и источником с тем, чтобы распознавались только рассеянные гамма-лучи. В ходе плотностного каротажа гамма-лучи из источника скважинного прибора проходят через скважину в окружающие породы. Скважинные приборы каротажа ядерной плотности основываются на комптоновском рассеянии гамма-лучей в образовании для измерения плотности.
Вследствие ограничений по размеру и высоких требований к интенсивности и энергии гамма-лучей (более 500 килоэлектронвольт для моноэнергетического источника и энергия конечной точки более 1 мегаэлектронвольт для спектра тормозного излучения) скважинные приборы гамма-каротажа плотности традиционно использовали радиоактивные химические источники. Тем не менее, использование химических источников создает множество логистических и политических проблем. Например, существует высокий уровень ответственности, связанный с обработкой и использованием химических источников. Как результат, требуется множество правительственных директив и средств обеспечения эксплуатационной безопасности при обработке, транспортировке, хранении и ликвидации скважинных приборов, использующих химические источники. Вследствие этого в последние годы прилагаются усилия к тому, чтобы заменить химические источники на нехимические, электронные источники (тормозное излучение).
Хотя электростатические машины предоставляют требуемый уровень энергии, они, как правило, не подходят для скважинного варианта применения. Аналогично, линейные радиочастотные машины могут обеспечить гамма-лучи высокой интенсивности, тем не менее, размер и вес делает трудным их использование для скважинных вариантов применения. Помимо этого они зачастую имеют очень высокую стоимость. Асинхронные машины, такие как бетатроны, - это привлекательные нехимические источники гамма-лучей. Тем не менее, вакуумные камеры из бетатронов традиционно исполнялись из стекла с использованием методик выдувания стекла вручную. Традиционная методика изготовления требует использования высококвалифицированных работников. Следовательно, бетатроны этого типа не воспроизводятся способом, приемлемым для массового производства. Помимо этого вследствие множества проблем с конструкцией (частично описанных ниже) они не были успешно внедрены.
Кольцевая вакуумная камера и инжектор играют важнейшую роль в работе скважинного бетатрона. Камера обеспечивает вакуумную среду, в которой ускоряется пучок электронов. Она имеет форму тороида, который установлен между двумя полюсами бетатронного магнита и окружает центральный сердечник магнита. Внутри камеры небольшая электронная пушка или инжектор испускает электроны в начале каждого цикла ускорения и синхронно с ним. Небольшая часть испущенных электронов, которая подпадает в апертуру магнита, улавливается, ускоряется до полной энергии и, в итоге, направляется к мишени, где некоторые электроны соударяются с электронами мишени. Как следствие этих соударений, тормозное излучение (рентгеновские лучи) испускается из мишени. Большинство электронов, испускаемых из инжектора в начале цикла ускорения, не улавливаются и, при отсутствии достаточной энергии для того, чтобы пройти сквозь стену камеры, просто оседают на внутренней поверхности камеры. На пустой изолирующей поверхности, такой как стекло, избыточный заряд стены может приводить к преждевременному распаду ускоряемого пучка вследствие электростатического поля, генерируемого уловленными зарядами. Чтобы разрешить эту проблему, внутренняя поверхность стеклянной камеры ускорителя покрыта резистивным слоем, имеющим проводимость, достаточную для того, чтобы отводить заряд стены в землю без образования значительных вихревых токов, тормозящих изменяющееся магнитное поле. Соответствующее удельное сопротивление этого слоя составляет примерно 100-1000 Ом на квадрат. Нанесение этого резистивного покрытия на традиционные вакуумные камеры из выдувного стекла оказалось достаточно сложным. Следовательно, покрытие внутренней части камеры ускорителя с помощью соответствующего совместимого с вакуумом материала, который может выдержать бомбардировку пучком электронов, является одним из препятствий для создания работоспособного скважинного бетатрона.
Только те электроны, которые подпадают в апертуру магнита, могут быть уловлены и ускорены. Поскольку апертура магнита, как правило, очень мала, совмещение и позиция инжектора, которые имеют существенное влияние на эффективность улавливания, очень важны. Инжектор (в тыльной части которого может быть размещена мишень) традиционно устанавливается на одном конце длинной консоли главной балки, которая состоит из нескольких проводящих металлических полос, прикрепленных к электродам инжектора. Другие концы металлических полос прикреплены к вакуумным электронным выводам. Скомпонованный блок затем вставляется в вакуумную камеру через длинный выдающийся порт с металлостеклянной муфтой и припаивается на месте. Надлежащее размещение и совмещение инжектора, прикрепленного к концу длинной консоли главной балки внутри традиционной вакуумной камеры из выдувного стекла, очень сложно. Следовательно, установка и совмещение инжектора/мишени - это два дополнительных трудных вопроса конструирования.
Надлежащая работа бетатрона требует, чтобы камера находилась в вакууме. Это представляет дополнительные сложности для изготовления структуры с помощью традиционных специальных методик выдувания стекла. Второй вакуумный порт должен быть предусмотрен в стеклянной структуре для того, чтобы дать возможность создания вакуума. Наличие этих портов накладывает дополнительные геометрические ограничения на структуру магнита и катушки.
Следовательно, цель настоящего изобретения - предоставить конструкцию вакуумной камеры, которая проще для изготовления и имеет улучшенную воспроизводимость.
Другая цель настоящего изобретения - предоставить бетатронную вакуумную камеру, внутренняя поверхность которой имеет необходимую удельную проводимость.
Еще одна цель настоящего изобретения - предоставить бетатронную вакуумную камеру, которая обеспечивает более простое и эффективное совмещение инжектора/мишени.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предоставляет источник гамма-лучей, изготовленный в микромасштабе. Структура бетатрона настоящего изобретения состоит из: (а) тороидальной вакуумной камеры, причем вакуумная камера составлена из двух или более частей, соединенных вместе (формирующих стенки структуры); (b) инжектора, размещенного внутри вакуумной камеры; и (с) двух или более магнитов, размещенных снаружи вакуумной камеры. Дополнительно, мишень также может быть размещена в вакуумной камере. Бетатрон включает в себя инжектор, который может быть выполнен за одно целое, установлен или соединен с, по меньшей мере, одной из двух или более частей или может быть соединен с указанными частями. Указанные две или более частей выполнены из стекла, пирекса, силиконовых материалов, керамики, композитов или их сочетания. Эти части могут быть покрыты и/или легированы для того, чтобы добиться требуемого удельного сопротивления в камере. Такое покрытие может быть выполнено до соединения частей. Помимо этого данные части могут иметь произвольную форму для того, чтобы формировать вакуумную камеру посредством использования различных методик, в том числе методик изготовления при помощи ультразвуковой и гидромониторной обработки, механической обработки, шлифования, формовки, струйного или фототравления, способов производства MEMS (микроэлектромеханических систем) или их сочетания. Части могут быть соединены с помощью различных методик, в том числе пайки твердым припоем, анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетания. Хотя электрические выводы могут быть сформированы в стенке структуры, эти выводы могут быть необязательными, если соединение выполняется с помощью методик пайки металлическим припоем. В этом случае металлический припой может выступать в качестве электрического соединения.
Если выводы сформированы, они должны быть запаяны с помощью одной из множества методик, в том числе пайки твердым припоем, анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетания.
Эмиттером инжектора может быть автоэлектронный эмиттер (такой, как матрица с полевой эмиссией и эмиттер на углеродных нанотрубках) либо термоионный эмиттер (такой, как диспенсерный катод, катод LaB6 или вольфрамовый катод).
Дополнительные признаки и варианты применения настоящего изобретения станут более очевидными из чертежей и нижеследующего подробного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - это схематическое представление вакуумной камеры.
Фиг.2 - это поперечный разрез первого варианта осуществления вакуумной камеры в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3 - это поперечный разрез второго варианта осуществления вакуумной камеры в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - это поперечный разрез третьего варианта осуществления вакуумной камеры в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 - это схематическое представление скважинного прибора плотностного каротажа, подходящего для одного варианта применения настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Бетатрон (источник гамма-лучей) состоит из двух основных компонентов: модулятора и структуры бетатрона. Модулятор включает в себя блок регулирования мощности и блок регулирования пучка. Структура бетатрона включает в себя магнит (показан на фиг.2 и 3), вакуумную камеру (показана на фиг.1, 2 и 3) и инжектор (показан на фиг.1). Следует отметить, что мишень может быть выполнена заодно со структурой инжектора или объединена с ней.
Фиг.1 показывает общее схематическое представление структуры 100 бетатрона, имеющего тороидальную вакуумную камеру 102. Инжектор 106 и мишень 108 размещены внутри камеры 102 ускорителя. Следует отметить, что хотя инжектор 106 и мишень 108 показаны как два различных элемента, специалистам в данной области техники известно, что инжектор и мишень могут быть сконструированы как единый элемент. Электроны, вводимые в камеру 102 посредством инжектора 106, улавливаются в ней посредством магнитного поля, создаваемого магнитами 212а, 212b (см. фиг.2). Электроны движутся, как правило, по круговой траектории 104 до тех пор, пока не достигнут требуемого уровня энергии. Электроны, которые достигают требуемой энергии, выталкиваются с орбиты и соударяются с мишенью 108 для того, чтобы сгенерировать поток рентгеновских фотонов высокой энергии. Также могут быть предусмотрены различные электрические выводы 110, проходящие через стенки камеры, чтобы обеспечивать электрическое соединение с инжектором. Поперечные разрезы этой конфигурации показаны на фиг.2, 3 и 4.
В соответствии с настоящим изобретением и как показано на фиг.2, 3 и 4, вакуумная камера составлена из двух или более частей. Хотя фиг.2, 3 и 4 показывают две части практически одинакового размера, могут быть использованы части других размеров и форм. Структура из двух (или нескольких) частей обеспечивает возможность более простого и точного совмещения инжектора, поскольку совмещение выполняется до того, как части соединяются. Дополнительно, устраняется необходимость в вакуумном порте, поскольку все части, которые формируют окончательную структуру, собираются и запаиваются в условиях вакуума. Поскольку части обрабатываются в микромасштабе, они являются более точными и воспроизводимыми по сравнению с традиционными специальными методиками выдувания стекла. Альтернативно, для облегчения производства в структуре может быть использован вакуумный порт.
В соответствии с настоящим изобретением тороидальная вакуумная камера сконструирована из любого материала, (1) который может иметь произвольную форму и (2) может быть задана необходимая удельная проводимость этого материала. Подходящие материалы включают в себя стекло, пирекс, силиконовые материалы, керамику, композиты или их сочетания.
Придание формы частям может выполняться с помощью ультразвуковой и гидромониторной обработки, механической обработки, шлифования, формовки, струйного или фототравления либо с помощью методик производства MEMS (в том числе методик поверхностной или объемной микрообработки кремния либо сочетания этих методик). Части соединяются для того, чтобы сформировать вакуумную камеру, с помощью любой из множества методик крепления в условиях вакуума, в том числе пайки твердым припоем, анодного соединения или присоединения методом сплавления, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или их сочетания.
Подходящие материалы - это такие материалы, для которых может быть задана любая удельная проводимость для того, чтобы соответствовать требованиям эксплуатации, например, посредством покрытия, легирования или сочетания вышеуказанного. Конструкция этой структуры, состоящая из нескольких частей, как показано на фиг.2, 3 и 4, позволяет более простое покрытие материала, поскольку это может быть выполнено до соединения частей. Для использования в качестве источника гамма-лучей соответствующее покрытие с активным сопротивлением должно иметь поверхностное удельное сопротивление примерно 100-1000 Ом на квадрат.
Инжектор 106, 206, 306 может включать в себя два или более электрода, отделенных изоляторами. И электроды, и изоляторы могут быть изготовлены с помощью методик обработки, подходящих для точной обработки на станке очень небольших структур, т.е. ультразвуковой обработки, струйного травления или с помощью технологии MEMS. Электроды и изоляторы затем соединяются в слоистую структуру с помощью подходящей методики соединения. Электроды выполнены из проводящего материала, в том числе сильнолегированного кремния или любого подходящего металла, который совместим с требованиями точной обработки и крепления. Изолятором может быть стекло, пирекс или любой другой подходящий изоляционный материал с достаточной электрической прочностью диэлектрика, и он может быть соединен с электродами. Источник электронов или эмиттер может быть целой частью электрода (катода), либо он может быть отдельным компонентом, который устанавливается после того, как различные электроды скреплены. Источником электронов может быть либо автоэлектронный эмиттер, такой как матрица с полевой эмиссией, или эмиттер на углеродных нанотрубках, либо им может быть термоионный эмиттер, такой как диспенсерный катод, катод LaB6 или вольфрамовый катод.
В одном варианте 200, показанном на фиг.2 (который показывает поперечный разрез А-А фиг.1), вакуумная камера 202 составлена из двух частей: верх 216 и открытая тороидальная основа 214. Стеклянный верх 216 и кремниевая основа 214 с инжектором, уже установленным и совмещенным внутри камеры, затем объединяются 218 с помощью любой из множества методик. Магниты 212а, 212b размещены вне камеры и служат для того, чтобы ускорять электроны. Для сведения - траектория электронов показана ссылочной позицией 204.
В другом варианте 300, показанном на фиг.3, который также показывает поперечный разрез А-А фиг.1, обе части вакуумной камеры 314а, 314b составлены из сильнолегированного кремния и соединены в вакууме либо с помощью прямого присоединения 320 методом сплавления кремний-кремний, либо с помощью анодного соединения с тонким стеклянным граничным слоем для того, чтобы сформировать камеру 302. Магниты 312а, 312b и траектория 304 электронов также показана на фиг.3.
В структурах фиг.2 и 3 электрические выводы в инжектор могут быть либо вделаны в кремний, либо вставлены через предварительно просверленные в стекле отверстия. Электрические выводы (для приема электрических соединений) могут быть сделаны из стекла или кремния и металлических штырьков и припаяны к вакуумной камере с помощью одного или более из присоединения методом сплавления, анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем или ультразвукового крепления. Специалист в данной области техники должен принимать во внимание, что могут быть использованы другие методики для того, чтобы добиться приемлемых результатов.
Другой вариант 400, показанный на фиг.4 (снова показывающий поперечный разрез А-А фиг.1), не требует заделанных выводов. Камера 402 сконструирована из нескольких полых кремниевых трубок 422а, 422b, …, 422f с примерно прямоугольным поперечным сечением. Оба конца прямоугольной трубки обрезаны до такого угла, чтобы при соединении они сформировали закрытую камеру. Соединение выполняется на обоих концах трубки с помощью металлического припоя 424 (т.е. PdIn3). Соединения также выступают в качестве электрических контактов при условии, что они не служат помехой для потока магнитной индукции. Следует отметить, что полые трубки могут быть составлены из керамических структур (с покрытыми внутренними поверхностями и металлизированными концами). Альтернативно, та же конструкция может быть использована с керамическим материалом, при этом соединения могут непосредственно выступать в качестве металлических выводов.
Компактный бетатрон настоящего изобретения может быть использован для множества вариантов применения, в том числе неразрушающего тестирования и контроля, в качестве скважинного источника для плотностного каротажа или других доступных промышленных вариантов применения.
Использование источника в качестве скважинного источника в скважинном приборе плотностного каротажа проиллюстрировано на фиг.5. Показан скважинный зонд 526, подвешенный в необсаженном стволе скважины 528, покрытом глинистой коркой 530. Манипулятор 532 шарнирной конструкции подводит зонд 526 к стенке ствола скважины. Зонд 526 включает в себя секцию 534 ускорителя, которая содержит бетатрон и источник 536 питания, и управляющую секцию 538 для бетатрона. Другие источники питания (не показаны) могут быть предусмотрены при необходимости для других компонентов забоя скважины, что является обычной практикой. Управляющая секция 538 содержит схемы модуляции и другие схемы, необходимые для того, чтобы приводить в действие бетатрон, и известные в данной области техники (см., например, патент США номер 5122662, полностью включенный в данное описание в качестве ссылки). Секция 540 детектора размещается на различных расстояниях от ускорителя 534 и экранирована от него поглотителем 542 гамма-лучей. Секция 540 детектора предпочтительно включает в себя два или более детектора гамма-лучей, размещенных на различных расстояниях от ускорителя 534. И управляющая секция 538, и секция 540 детектора подключены к схемам 544 обработки сигналов и телеметрии в скважине. Схемы 544 подключены к подвижной станции или передвижной вычислительной машине 546 для обработки данных детектора для того, чтобы проводить каротаж объемной плотности в скважине и с учетом компенсации глинистой корки. Эти измерения выводятся в записывающее устройство/самописец 548, который выполняет стандартное представление и/или регистрацию на ленточные накопители как функцию глубины ствола скважины. С этой целью записывающее устройство/самописец 548 подсоединен к кабельному следящему механизму, известному в данной области техники. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что при выполнении традиционного плотностного каротажа должно быть использовано устройство выходного мониторинга гамма лучей.
Хотя изобретение описано в данном документе со ссылкой на конкретные примеры и варианты осуществления, должно быть очевидно, что в вышеописанных вариантах осуществления могут быть сделаны различные модификации и изменения без отступления от сущности и области применения изобретения, изложенной в формуле изобретения.
Claims (37)
1. Структура бетатрона, содержащая:
- вакуумную камеру, причем вакуумная камера включает в себя, по меньшей мере, две или более частей, соединенных вместе таким образом, что, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта покрытием с активным сопротивлением и, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта и легирована до заданной удельной проводимости;
- инжектор, размещенный внутри вакуумной камеры и
- два или более магнита, размещенных снаружи вакуумной камеры.
- вакуумную камеру, причем вакуумная камера включает в себя, по меньшей мере, две или более частей, соединенных вместе таким образом, что, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта покрытием с активным сопротивлением и, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта и легирована до заданной удельной проводимости;
- инжектор, размещенный внутри вакуумной камеры и
- два или более магнита, размещенных снаружи вакуумной камеры.
2. Структура бетатрона по п.1, в которой внутри упомянутой вакуумной камеры расположена мишень.
3. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутые, по меньшей мере, две или более части включают в себя материал, выбранный из группы, состоящей из стекла, пирекса, силиконовых материалов, керамики, композитов или любого их сочетания.
4. Структура бетатрона по п.1, в которой форма упомянутым, по меньшей мере, двум или более частям придается с помощью ультразвуковой и гидромониторной обработки, механической обработки, шлифования, формовки, струйного или фототравления, методик изготовления MEMS или их сочетания.
5. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутый инжектор выполнен заодно с одной из упомянутых, по меньшей мере, двух или более частей.
6. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутый инжектор установлен на одной из упомянутых, по меньшей мере, двух или более частей.
7. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутый инжектор прикреплен к одной из упомянутых, по меньшей мере, двух или более частей.
8. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутые, по меньшей мере, две или более части соединены с помощью пайки твердым припоем, анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетания.
9. Структура бетатрона по п.8, в которой упомянутое крепление представляет собой металлический припой, который выступает в качестве электрического соединения.
10. Структура бетатрона по п.1, дополнительно содержащая один или несколько электрических выводов, проходящих через, по меньшей мере, одну из упомянутых, по меньшей мере, двух или более частей.
11. Структура бетатрона по п.10, в которой упомянутые один или более выводов герметизированы.
12. Структура бетатрона по п.11, в которой упомянутую герметизацию выполняют с помощью анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетания.
13. Структура бетатрона по п.1, в которой упомянутый инжектор включает в себя эмиттер.
14. Структура бетатрона по п.13, в которой упомянутым эмиттером является автоэлектронный эмиттер.
15. Структура бетатрона по п.14, в которой упомянутый автоэлектронный эмиттер выбирается из группы, состоящей из матрицы с полевой эмиссией и эмиттера на углеродных нанотрубках.
16. Структура бетатрона по п.13, в которой упомянутым эмиттером является термоионный эмиттер.
17. Структура бетатрона по п.16, в которой упомянутый термоионный эмиттер выбирается из группы, состоящей из диспенсерного катода, катода LaB6 или вольфрамового катода.
18. Структура бетатрона по п.2, в которой мишень расположена внутри вакуумной камеры таким образом, что с ней сталкиваются электроны, введенные из магнитного поля упомянутых, по меньшей мере, двух или более магнитов.
19. Способ производства структуры бетатрона, при этом способ содержит этапы, на которых:
a. изготовляют две или более части таким образом, что упомянутые две или более части покрыты покрытием с активным сопротивлением и упомянутые две или более части покрыты и легированы до заданной удельной проводимости;
b. размещают инжектор на одной из упомянутых двух или более частей;
c. соединяют упомянутые две или более части так, чтобы при соединении формировалась полая камера;
d. размещают два или более магнита снаружи полой камеры.
a. изготовляют две или более части таким образом, что упомянутые две или более части покрыты покрытием с активным сопротивлением и упомянутые две или более части покрыты и легированы до заданной удельной проводимости;
b. размещают инжектор на одной из упомянутых двух или более частей;
c. соединяют упомянутые две или более части так, чтобы при соединении формировалась полая камера;
d. размещают два или более магнита снаружи полой камеры.
20. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором размещают мишень в упомянутой полой камере.
21. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором прикрепляют упомянутый инжектор к, по меньшей мере, одной из упомянутых двух или более частей.
22. Способ по п.19, в котором упомянутые две или более части составлены из стекла, пирекса, материалов на основе кремния, керамики, композитов или их сочетания.
23. Способ по п.22, в котором, по меньшей мере, одна из двух или более частей легирована до заданной удельной проводимости.
24. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором формируют упомянутый инжектор заодно с одной из упомянутых двух или более частей.
25. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают упомянутый инжектор на одной из упомянутых двух или более частей.
26. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором прикрепляют упомянутый инжектор к одной из упомянутых двух или более частей.
27. Способ по п.19, в котором соединение упомянутых двух или более частей включает в себя этап, на котором используют методики пайки твердым припоем, анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетание.
28. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором формируют один или несколько электрических выводов, проходящих через, по меньшей мере, одну из упомянутых двух или более частей.
29. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором герметизируют упомянутый один или несколько выводов.
30. Способ по п.29, в котором герметизация включает в себя этап, на котором используют методики анодного соединения, уплотнения стеклоприпоем, ультразвуковой сварки или плавки или их сочетание.
31. Способ по п.19, в котором упомянутый инжектор включает в себя эмиттер.
32. Способ по п.31, дополнительно содержащий этап, на котором формируют автоэлектронный эмиттер на упомянутом инжекторе.
33. Способ по п.32, дополнительно содержащий этап, на котором формируют автоэлектронный эмиттер, выбираемый из группы, состоящей из матрицы с полевой эмиссией и эмиттера на углеродных нанотрубках.
34. Способ по п.31, дополнительно содержащий этап, на котором формируют термоионный эмиттер на упомянутом инжекторе.
35. Способ по п.34, дополнительно содержащий этап, на котором формируют термоионный эмиттер, выбираемый из группы, состоящей из диспенсерного катода, катода LaB6 или вольфрамового катода.
36. Структура бетатрона, содержащая:
- вакуумную камеру, причем вакуумная камера включает в себя, по меньшей мере, две или более части, соединенные вместе таким образом, что, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта покрытием с активным сопротивлением и, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта и легирована до заданной удельной проводимости;
- инжектор, размещенный внутри вакуумной камеры; и
- по меньшей мере, одну мишень, выполненную и размещенную таким образом, что она представляет собой одно целое с инжектором или скомбинирована с инжектором;
- два или более магнита, размещенных снаружи вакуумной камеры.
- вакуумную камеру, причем вакуумная камера включает в себя, по меньшей мере, две или более части, соединенные вместе таким образом, что, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта покрытием с активным сопротивлением и, по меньшей мере, одна из упомянутых двух или более частей покрыта и легирована до заданной удельной проводимости;
- инжектор, размещенный внутри вакуумной камеры; и
- по меньшей мере, одну мишень, выполненную и размещенную таким образом, что она представляет собой одно целое с инжектором или скомбинирована с инжектором;
- два или более магнита, размещенных снаружи вакуумной камеры.
37. Структура бетатрона по п.36, в которой мишень расположена внутри вакуумной камеры таким образом, что с ней сталкиваются электроны, введенные из магнитного поля упомянутых, по меньшей мере, двух или более магнитов.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68383305P | 2005-05-23 | 2005-05-23 | |
| US60/683,833 | 2005-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006117450A RU2006117450A (ru) | 2007-11-27 |
| RU2434369C2 true RU2434369C2 (ru) | 2011-11-20 |
Family
ID=36660274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006117450/06A RU2434369C2 (ru) | 2005-05-23 | 2006-05-22 | Структура бетатрона и способ производства структуры бетатрона |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7675252B2 (ru) |
| CA (1) | CA2547222A1 (ru) |
| GB (1) | GB2426626B (ru) |
| RU (1) | RU2434369C2 (ru) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7336764B2 (en) * | 2005-10-20 | 2008-02-26 | Agilent Technologies, Inc. | Electron beam accelerator and ceramic stage with electrically-conductive layer or coating therefor |
| US7928672B2 (en) * | 2007-09-19 | 2011-04-19 | Schlumberger Technology Corporation | Modulator for circular induction accelerator |
| US8063356B1 (en) | 2007-12-21 | 2011-11-22 | Schlumberger Technology Corporation | Method of extracting formation density and Pe using a pulsed accelerator based litho-density tool |
| US7638957B2 (en) * | 2007-12-14 | 2009-12-29 | Schlumberger Technology Corporation | Single drive betatron |
| US8311186B2 (en) * | 2007-12-14 | 2012-11-13 | Schlumberger Technology Corporation | Bi-directional dispenser cathode |
| US8321131B2 (en) * | 2007-12-14 | 2012-11-27 | Schlumberger Technology Corporation | Radial density information from a Betatron density sonde |
| US7916838B2 (en) * | 2007-12-14 | 2011-03-29 | Schlumberger Technology Corporation | Betatron bi-directional electron injector |
| US8035321B2 (en) * | 2007-12-14 | 2011-10-11 | Schlumberger Technology Corporation | Injector for betatron |
| US8362717B2 (en) * | 2008-12-14 | 2013-01-29 | Schlumberger Technology Corporation | Method of driving an injector in an internal injection betatron |
| US9638681B2 (en) | 2011-09-30 | 2017-05-02 | Schlumberger Technology Corporation | Real-time compositional analysis of hydrocarbon based fluid samples |
| RU2642990C2 (ru) * | 2013-11-04 | 2018-01-29 | Аэроджет Рокетдайн, Инк. | Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги |
| GB2585647A (en) * | 2019-07-08 | 2021-01-20 | Univ Strathclyde | Vapour cell |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2697167A (en) * | 1945-11-08 | 1954-12-14 | Univ Illinois | Induction accelerator |
| US2545958A (en) * | 1946-03-22 | 1951-03-20 | Univ Illinois | Induction accelerator |
| GB632139A (en) | 1948-01-30 | 1949-11-16 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements relating to the production of hollow annular glass bodies |
| US2822490A (en) * | 1955-01-14 | 1958-02-04 | Allis Chalmers Mfg Co | Combination electron x-ray beam tube for a betatron |
| GB1150337A (en) | 1967-01-28 | 1969-04-30 | Ferranti Ltd | Improvements relating to Particle Accelerators |
| GB1268868A (en) | 1969-08-08 | 1972-03-29 | Tom Politekhn I Im S M Kirova | Betatron |
| FR2184514B1 (ru) | 1972-05-19 | 1974-07-26 | Thomson Csf | |
| US4739214A (en) * | 1986-11-13 | 1988-04-19 | Anatech Ltd. | Dynamic electron emitter |
| US5122662A (en) * | 1990-10-16 | 1992-06-16 | Schlumberger Technology Corporation | Circular induction accelerator for borehole logging |
| WO1998057335A1 (en) * | 1997-06-10 | 1998-12-17 | Adelphi Technology, Inc. | Thin radiators in a recycled electron beam |
-
2006
- 2006-05-10 US US11/431,317 patent/US7675252B2/en active Active
- 2006-05-17 CA CA002547222A patent/CA2547222A1/en not_active Abandoned
- 2006-05-17 GB GB0609720A patent/GB2426626B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-05-22 RU RU2006117450/06A patent/RU2434369C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2547222A1 (en) | 2006-11-23 |
| US20060261759A1 (en) | 2006-11-23 |
| GB0609720D0 (en) | 2006-06-28 |
| RU2006117450A (ru) | 2007-11-27 |
| US7675252B2 (en) | 2010-03-09 |
| GB2426626A (en) | 2006-11-29 |
| GB2426626B (en) | 2009-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2434369C2 (ru) | Структура бетатрона и способ производства структуры бетатрона | |
| US6297507B1 (en) | Sealed tube neutron generator incorporating an internal associated-ALP | |
| US5326970A (en) | Method and apparatus for logging media of a borehole | |
| EP2179436B1 (en) | Compact high voltage x-ray source system and method for x-ray inspection applications | |
| US10102998B2 (en) | Energy radiation generator with bi-polar voltage ladder | |
| RU2536335C2 (ru) | Устройство и способ управляемой скважинной генерации ионизирующего излучения без использования радиоактивных изотопов химических элементов | |
| JP3840618B2 (ja) | 改良された熱電子電気変換器 | |
| US20090108192A1 (en) | Tritium-Tritium Neutron Generator Logging Tool | |
| GB2429832A (en) | Neutron generator tube having a high voltage insulator extending in a non-bounding relationship with an accelerating gap | |
| US9448327B2 (en) | X-ray generator having multiple extractors with independently selectable potentials | |
| US9472370B2 (en) | Neutron generator having multiple extractors with independently selectable potentials | |
| US10455684B2 (en) | Field-ionization neutron generator | |
| US11163089B2 (en) | Neutron imaging devices for cased wells and open boreholes | |
| Luggar et al. | Electronically gated multiemitter x-ray source for high-speed tomography | |
| US9263222B2 (en) | Target extender in radiation generator | |
| CN2337315Y (zh) | 带整体环型α－探测器的测井用中子管 | |
| EP2148357B1 (en) | Mesotube with header insulator | |
| Winn et al. | Photomultipliers as High Rate Radiation-Resistant In-Situ Sensors in Future Experiments | |
| Adams et al. | Capacitive signal coupling through the vacuum wall in LAPPD™ with a conductive metal anode | |
| Callahan | Accelerator Mass Spectrometry with the Monica Detector at the Argonne Gas-Filled Analyzer and Ultra-Sensitive Detection of 39, 42AR | |
| Krylov | Versatile low-energy electron source at the PHIL accelerator to characterise Micromegas with integrated Timepix CMOS readout and study dE/dx for low energy electrons | |
| US4588922A (en) | Electron discharge device having a thermionic electron control plate | |
| KR20230140624A (ko) | 엑스레이 튜브 | |
| Duxbury | Novel X-ray imaging detectors | |
| Palmer et al. | Silicon field emission electron beam sources |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130523 |