測井可控中子源加速間隙結構的製作方法
2023-12-11 17:27:57 1
專利名稱：測井可控中子源加速間隙結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及採用潘寧放電離子源的可控中子源的加速間隙結構。
背景技術：
可控中子源是低壓中子發生器中的一種。1937年潘寧發明密封式可控中子源，包括離子源、鈦氚吸附靶、單一的加速間隙和氘氣貯存器等，由管狀玻璃外殼密封。工作時用加速的氘核轟擊吸飽氚的鈦鈀，由DT反應產生快中子。潘寧離子源比高頻離子源或orbitron體積小的多。可控中子源外徑的大小由所用離子源外徑決定。用於油田測井的可控中子源直徑必須很小，否則無法進入井下作業。一般測井用可控中子源加速間隙包括大可伐環、潘寧離子源外殼，加速電極和小可伐環等。潘寧離子源外殼和大可伐環用磁性材料製成。目前可控中子源的潘寧離子源與玻璃外殼之間都有2～5mm的距離，因而潘寧離子源外徑最小只能達到22mm左右。在加速電壓-100KV，並有良好耐壓性能情況下，只能做成外徑32mm的可控中子源。過油管脈衝中子測井要求使用直徑25mm以下的可控中子源。在離子源外徑22mm無法再縮小或縮小很困難的情況下欲做成外徑25mm可控中子源目前是很困難的。
發明內容
本實用新型的目的是要避免現有技術的上述困難，為油田測井可控中子源提供一種外徑小、結構緊湊、耐壓高的加速間隙結構，從而使可控中子源外徑能縮小至25mm以下。
本實用新型的解決方案包括玻璃外殼、大可伐件、潘寧離子源外殼和加速電極等，其特徵是大可伐件和離子源外殼是組合在一起的整體件；離子源外殼與玻璃外殼相接觸；離子源外殼端部是向前凸出的漸縮形鈍圓頭。
上述離子源外殼端部鈍圓頭的側面母線最好為凸弧，其弧度半徑越接近玻璃外殼越大，弧度半徑為連續過渡。
本實用新型的優點是雖然取消了潘寧離子源殼體和玻璃外殼之間的間隙，但通過使離子源前端傳統的平頭變為向前凸起的鈍圓頭，從而減小了加速間隙玻璃殼內表面上的電位梯度，從而提高可控中子源的耐壓水平並改善高加速電壓下的穩定性。最終能使測井可控中子源的外徑縮小至25mm，同時符合耐壓要求，完全適合進行過油管脈衝中子測井。
附圖是測井可控中子源加速間隙結構的縱剖面示意圖。
具體實施方式
參見附圖，測井可控中子源包括玻璃外殼3、大可伐環1、潘寧離子源外殼2、加速電極4和小可伐環5等。潘寧離子源外殼2和電極4之間為加速間隙6，間隙距離d3。通常可控中子源的真空間隙d3以每毫米耐壓10kV計算，單一加速間隙d3約需10mm，考慮到離子束的影響，取d3為13mm。加速電極4的頂端邊緣與玻殼內徑距離d1約需10mm。雖然離子源外殼是地電位，但為了使玻殼在離子源端(地端)電壓降不至於太大，且二次電子在玻殼地電位端表面極易積累，使此處電壓更負，電壓梯度加大，所以離子源外殼2與玻璃外殼3內壁的距離通常為2～5mm。玻璃外殼3的厚度d為2～4mm。如果潘寧離子源外徑22mm，加速電壓-100kV時，在有良好耐壓情況下只能做成外徑32mm的可控中子源。
圖中大可伐環1和離子源外殼2都是導磁材料。本實用新型將皆為導磁材料的大可伐環1與離子源外殼2做成一體，其外徑大約為22mm。玻璃外殼3緊貼離子源外殼2，即二者距離為零。這樣可控中子源外殼直徑即能縮小至25mm左右。從而滿足測井使用要求。通常潘寧離子源外殼2和玻璃外殼3之間有2～5mm間隙，在可控中子源相同材料工藝和氣壓條件下，減小此間隙會使可控中子源高加速電壓下的穩定性變差。因而長期以來，認為必須保留2～5mm間隙。本實用新型在取消此間隙的同時，使離子源外殼2端部儘量向右凸起，形成漸縮形鈍圓頭7。該鈍圓頭為迴轉體，其側面母線為凸弧，弧度半徑越接近玻璃外殼3越大，且弧度半徑為圓滑過渡，類似曲線板。所採用的曲線可以是拋物線、立方曲線或正弦曲線等的一部分。鈍圓頭前端為帶孔的平面。這樣一來可以明顯改善可控中子源高加速電壓下的穩定性。
這樣製成的中子源外徑可縮至25mm，玻璃外殼厚度約2mm。圖中電極4的d1、d3尺寸比現有同類產品明顯縮小。這些都有助於改善高加速電壓下的穩定性。
本實用新型取消傳統離子源外殼與玻璃外殼間隙製成的直徑25mm可控中子源經試驗證明，可以正常進行過油管脈衝中子測井，完全滿足測井需要。從而解決了測井中一項長期存在的技術難題。
權利要求1.測井可控中子源加速間隙結構，包括玻璃外殼(3)、大可伐件(1)、潘寧離子源外殼(2)和加速電極(4)，其特徵是大可伐件(1)和離子源外殼(2)是組合在一起的整體件；離子源外殼(2)與玻璃外殼(3)相接觸；離子源外殼端部是向前凸出的漸縮形鈍圓頭(7)。
2.如權利要求1所述的加速間隙結構，其特徵在於所說離子源外殼端部鈍圓頭(7)的側面母線為凸弧，其弧度半徑越接近玻璃外殼(3)越大，弧度半徑為連續過渡。
專利摘要測井可控中子源加速間隙結構，其特徵是大可伐件和離子源外殼是組合在一起的整體件；離子源外殼與玻璃外殼相接觸；離子源外殼端部是向前凸出的漸縮形鈍圓頭。鈍圓頭的側面母線最好為凸弧，其弧度半徑越接近玻璃外殼越大，弧度半徑為連續過渡。本實用新型雖然取消了潘寧離子源外殼和玻璃外殼之間的間隙，但通過使離子源前端傳統的平頭變為向前凸起的鈍圓頭，從而提高可控中子源的耐壓水平並改善高加速電壓下的穩定性。最終能使測井可控中子源的外徑縮小至25mm，同時符合耐壓要求，完全適合進行過油管脈衝中子測井。
文檔編號G01V5/10GK2528031SQ0222458
公開日2002年12月25日 申請日期2002年3月5日 優先權日2002年3月5日
發明者石文夫, 夏文學 申請人:西安市思坦電子科技有限公司