專利名稱：微型測井中子管的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油測井技術領域，特別是一種中子測井的裝置。
在油田勘探開發過程中，中子測井技術是一種有效的地球物理探礦方法，用以確定地層的巖性和孔隙度，判斷和劃分油、氣、水層及含油量等。在中子測井技術中，必須要有適合要求、性能良好的中子發生器，而其主體就是中子管。目前國內廣泛使用的中子管，其外型尺寸為φ30×200，中子產額大于1×108n／s，預期壽命為80小時，耐溫125℃-135℃。此類中子管雖已應用于多種測井儀器，取得了比較滿意的效果，但是隨著石油測井技術的不斷進步和石油勘探開發工作的更高要求，上述中子管因其外徑、體積較大，以及耐高溫性能和工作壽命的限制，已不能滿足深井、超深井和過油管測井技術的需求。
本實用新型的目的在于提供一種外徑小，體積小，耐高溫，長壽命，高穩定性，能適應各種井徑和過油管測井儀需要的微型測井中子管。
本實用新型以如下方式實現。
本實用新型的微型測井中子管主要由金屬-玻璃結構的永久密封真空外殼、輕便高效的冷陰極潘寧離子源、錐形筒狀離子加速電極、特殊設計的具有良好散熱結構的二次電子抑制靶和氫儲存器構成，并配合以氘-氚混合氣自生靶技術及可靠的工藝保障。
在離子源電離室的結構上，磁鋼罩朝向管內的一端焊接由非磁性材料金屬(例如1Cr18Ni9Ti)制成的后陰極，其對著離子源電離室方向的表面中心有一小凸臺，以此后陰極為支撐，依次軸向疊壓大絕緣瓷環、環形陽極、小絕緣瓷環、前陰極和磁環，用離子源罩將其壓緊與后陰極固定在一起，結構緊湊，陽極耐壓高，離子濺射損害小。
在離子源的磁路結構上，磁鋼裝入磁鋼罩頂部時，緊鄰后陰極，它與前陰極處的磁環、離子源罩、大可伐筒、離子源底座和導磁塊，組成有效的磁路系統。
半錐角為5°的錐形筒狀離子加速電極與離子源罩組成兩極靜電透鏡，它可從離子源引出離子并將離子束加速和充分擴束，靶基的靶面為60°張角的錐凹面，以降低靶面上單位面積的熱負荷。
散熱良好的二次電子抑制靶可以抑制靶面產生的二次電子，減小靶壓負荷。特殊結構的靶基，可以將離子轟擊靶面時產生的熱量迅速排除，以提高中子管的高溫穩定性。
磁鋼在中子管高溫烘烤除氣完畢后再裝入磁鋼罩內，磁鋼罩的結構保證了隨時裝入或更換磁鋼的便利。
采用氘-氚混合氣自生靶技術，管子在排氣時無須顧慮氚靶損傷問題。
為提高耐壓和減少離子濺射損傷，玻殼可制作成波紋狀。
本實用新型有如下優點本實用新型的微型測井中子管其突出特點是小型化，外形尺寸為φ25×170，使用該技術可以滿足小井徑和過油管測井儀的需求。
兩極靜電透鏡結構和張角為60°的靶面，降低了靶面上單位面積的熱負荷，散熱良好的二次電子抑制靶可將離子轟擊靶面時所產生的熱量迅速排除，從而保證了本實用新型的耐溫在150°以上，產額大于1×108n／s，其壽命在150℃高溫下連續工作150小時無終止現象。
結構合理的離子源電離室使環形陽極耐壓較高，減小了離子濺射損傷，波紋狀玻殼提高了中子管的耐高壓性能，減輕了離子濺射損傷。
圖1是微型測井中子管結構示意圖。
以下結合附圖詳述本實用新型的實施例。
參照附圖，本實用新型的微型測井中子管主要由金屬-玻璃結構的永久密封真空外殼、冷陰極潘寧離子源、離子加速電極、二次電子抑制靶和氫儲存器等部件構成。
冷陰極潘寧離子源由形成電離室的緊密電極結構和高效磁路結構組成。冷陰極潘寧離子源的環形陽極1被夾在大絕緣瓷環15和小絕緣瓷環14之間，大絕緣瓷環15和小絕緣瓷環14起到對環形陽極1的支撐和電絕緣作用，它們與前陰極13和磁環2疊壓，由離子源罩12壓緊固定到焊接在磁鋼罩25上的后陰極16上，組成離子源的電離室。在中子管高溫烘烤排氣結束后，磁鋼29裝入磁鋼罩25內并可隨時更換。磁鋼固緊帽18用于緊固磁鋼29和導磁塊26。磁鋼29、導磁塊26、離子源底座24、大可伐筒27、離子源罩12、磁環2一起組成高效磁路結構。離子源底座24的外部有兩道凹槽，利用它通過O)型圈進行管子的安裝或直接用于管子與其他配裝座的密封。三支芯柱A、B、C均由絕緣柱19、芯柱引線20、芯柱密封頭21和芯柱密封套23組成，它們與排氣管22一起按圖1的F方向所示分布，焊接在離子源底座24上，三支芯柱分別用作離子源環形陽極1和氫儲存器17的電引線，在實際工作中，可視安裝方便任選一支作環形陽極1的芯柱，陽極引線30外部帶有絕緣套管28。
金屬-玻璃結構的永久密封真空外殼由大可伐筒27，小可伐筒9和玻殼10組成，其兩端分別與離子源底座24和二次電子抑制靶組焊，玻殼10可制作成波紋狀。
半錐角為5°的錐形筒狀離子加速電極11通過連接環3與小可伐筒9和可伐連接環4組焊。
陶瓷-金屬密封結構的二次電子抑制靶由可伐連接環4、可伐密封環7、靶基5、瓷隔離環8和瓷補償環6組焊而成。靶基5是由無氧銅TU1制成，其伸出管外的部分加工有8條縱向散熱槽，而在管內部分的靶面為60°張角的錐凹面，其上蒸鍍Ti膜。二次電子的抑制結構由可伐連接環4、可伐密封環7、瓷隔離環8和瓷補償環6組成，它們是用4J33和95陶瓷封接的。
氫儲存器17封裝在大可伐筒27內。
權利要求1．一種微型測井中子管，主要由金屬-玻璃結構的永久密封真空外殼、冷陰極潘寧離子源、離子加速電極(11)、二次電子抑制靶和氫儲存器(17)等部件構成。其特征是由環形陽極(1)、前陰極(13)、后陰極(16)、小絕緣瓷環(14)、大絕緣瓷環(15)和磁環(2)采用軸向疊壓式裝配成緊湊的離子源電離室；由磁鋼(29)、導磁塊(26)、離子源底座(24)、大可伐筒(27)、離子源罩(12)和磁環(2)組成高效磁路系統結構；由離子源罩(12)和錐形筒狀的離子加速電極(11)組成的離子引出、加速、擴束結構；由特殊散熱結構的靶基(5)和以陶瓷-金屬密封結構組成的二次電子抑制靶。
2．根據權利要求1所述的微型測井中子管，其特征是在磁鋼罩(25)朝向管內的一端焊接由非磁性材料金屬(例如1Cr18Ni9Ti)制成的后陰極(16)，其對著離子源電離室方向的表面中心有一小凸臺，以此后陰極(16)為支撐，依次將大絕緣瓷環(15)，環形陽極(1)，小絕緣瓷環(14)，前陰極(13)，磁環(2)軸向疊壓裝配，并用離子源罩(12)壓緊與后陰極(16)固定在一起，構成結構緊湊的離子源電離室。
3．根據權利要求1所述的微型測井中子管，其特征是半錐角為5°的錐形筒狀離子加速電極(11)與離子源罩(12)組成兩極靜電透鏡。
4．根據權利要求1所述的微型測井中子管，其特征是二次電子抑制靶的靶基(5)是由無氧銅TU1制成，其伸出管外的部分加工有8條縱向散熱槽，而在管內部分的靶面為60 °的張角的錐凹面，其上蒸鍍Ti膜。
5．根據權利要求1所述的微型測井中子管，其特征是金屬-玻璃結構的永久密封真空外殼的玻殼可制作成波紋狀。
專利摘要本實用新型推出一種微型測井中子管,屬于石油測井技術領域,它主要由冷陰極潘寧離子源、錐形筒狀加速電極、二次電子抑制靶、氫儲存器和永久密封真空外殼組成。特殊設計的離子源電離室采用疊壓式結構,錐形筒狀加速電極與離子源的引出孔組成兩極透鏡,散熱良好的二次電子抑制靶及靶基,并配合氘—氚混合氣自生靶技術,使其具有外徑小、體積小、耐高溫、長壽命、高穩定性的技術特點,能適應各種井徑和過油管測井儀的需求。
文檔編號G01N23/02GK2416504SQ0022641
公開日2001年1月24日 申請日期2000年5月17日 優先權日2000年5月17日
發明者梁峰, 麻惠生, 苗小華, 馮勝利, 鄧嘉莉 申請人:西安石油勘探儀器總廠