[发明专利]一种可实现锐截止的测井中子管

说明书

本发明涉及一种可实现锐截止的测井中子管，该测井中子管包括真空外壳、冷阴极潘宁离子源、离子加速电极和控制电极/控制线圈和靶子，冷阴极潘宁离子源由离子源电离室和高效磁路结构组成；离子源电离室由阳极、前阴极、后阴极、绝缘瓷环和磁钢环采用轴向叠压装配而成；高效磁路结构由磁钢、导磁片、离子源底盘、离子源罩和磁钢环组成；离子加速电极同轴设置于冷阴极潘宁离子源的前阴极孔径的出口一定距离处；控制电极/控制线圈设置于冷阴极潘宁离子源与离子加速电极之间；靶子由靶底和连接环焊接而成。与现有技术相比，该中子管可以实现锐截止，解决多年困扰中子仪器无法到达锐截止而影响仪器精度和测井资料解释困难的问题。

技术领域

本发明属于可控中子源设备石油测井技术领域，具体涉及一种可实现锐截止的测井中子管。

背景技术

中子管可以应用到多个领域，如农牧业育种、工业材料分析、医用中子治癌等，物理实验等，它在石油测井方面取得了非常好的效果。中子管是由离子源、外壳、加速极和靶子四大部分组成，外壳内为真空腔体。离子源产生氘、氚离子，外壳起绝缘和密封作用，加速极加速氘、氚离子使其获得足以发生核反应的能量，氚(氘)靶吸附氚(氘)气。其工作原理是：冷阴极潘宁离子源电离氘、氚气生成氘、氚离子，氘、氚离子经强电场加速后打在氚(氘)靶上，与靶中的氚(氘)气发生核反应，产生中子。冷阴极潘宁离子源阳极可加直流或脉冲电压，若加不同频率和宽度脉冲电压可产生不同频率和宽度的脉冲中子，不同的测井方法(测井仪器)要求的频率不同，采用脉冲工作方式主要目的是因为便于谱分析。

传统的测井中子管大都采用冷阴极潘宁离子源，其具有体积小结构简单等优点。其离子源阳极电压波形已经可以做到其上升下降沿小于3μs，但是由于潘宁离子源其固有的电离特性，即使阳极电压波形是理想方波，电离产生的氘离子波形仍然会有明显的上升、下降沿，造成产生的脉冲中子波形具有几微秒到几十微秒的延迟，也就是说产生什么样波形的离子就生成什么样的中子。这对各种石油测井方法来说是有很大的缺陷。

本发明提供一种可实现锐截止的测井中子管，以克服现有技术存在的轰击靶子产生的脉冲中子波形具有几微秒到几十微秒的延迟的问题，可达到锐截止的目的。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在本发明采用的技术方案如下：

一种可实现锐截止的测井中子管，该测井中子管包括真空外壳、冷阴极潘宁离子源、离子加速电极、控制电极和靶子，其中，所述冷阴极潘宁离子源由离子源电离室和高效磁路结构组成；所述离子源电离室由阳极、前阴极、后阴极、绝缘瓷环和磁钢环采用轴向叠压装配而成；所述高效磁路结构由磁钢、导磁片、离子源底盘、离子源罩和磁钢环组成；所述离子加速电极同轴设置于冷阴极潘宁离子源的前阴极孔径的出口一定距离处；所述控制电极设置于冷阴极潘宁离子源与离子加速电极之间；所述靶子由靶底和连接环焊接而成。

一种可实现锐截止的测井中子管，所述测井中子管包括真空外壳、冷阴极潘宁离子源、离子加速电极、控制线圈和靶子，其中，所述冷阴极潘宁离子源由离子源电离室和高效磁路结构组成；所述离子源电离室由阳极、前阴极、后阴极、绝缘瓷环和磁钢环采用轴向叠压装配而成；所述高效磁路结构由磁钢、导磁片、离子源底盘、离子源罩和磁钢环组成；所述离子加速电极同轴设置于冷阴极潘宁离子源的前阴极孔径的出口一定距离处；所述控制线圈设置在高效磁路结构与离子加速电极之间；所述靶子由靶底和连接环焊接而成。

进一步地，控制电极平面垂直于中子管轴线且在真空外壳外形成环状台阶，且该控制电极的直径大于真空外壳直径。

进一步地，所述阳极位于绝缘瓷环中，与前阴极、磁钢环及后阴极叠压，并由离子源罩压紧固定、焊接在离子源底盘上，离子源底盘再与离子源罩焊接组成离子源电离室。

进一步地，所述控制电极为网状结构，由可伐合金材料与网格状金属钼焊接制成。

进一步地，所述控制线圈的直径大于冷阴极潘宁离子源引出孔直径小于真空外壳内径。