专利名称：微型测井中子管的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油测井技术领域，特别是一种中子测井的装置。
在油田勘探开发过程中，中子测井技术是一种有效的地球物理探矿方法，用以确定地层的岩性和孔隙度，判断和划分油、气、水层及含油量等。在中子测井技术中，必须要有适合要求、性能良好的中子发生器，而其主体就是中子管。目前国内广泛使用的中子管，其外型尺寸为φ30×200，中子产额大于1×108n／s，预期寿命为80小时，耐温125℃-135℃。此类中子管虽已应用于多种测井仪器，取得了比较满意的效果，但是随着石油测井技术的不断进步和石油勘探开发工作的更高要求，上述中子管因其外径、体积较大，以及耐高温性能和工作寿命的限制，已不能满足深井、超深井和过油管测井技术的需求。
本实用新型的目的在于提供一种外径小，体积小，耐高温，长寿命，高稳定性，能适应各种井径和过油管测井仪需要的微型测井中子管。
本实用新型以如下方式实现。
本实用新型的微型测井中子管主要由金属-玻璃结构的永久密封真空外壳、轻便高效的冷阴极潘宁离子源、锥形筒状离子加速电极、特殊设计的具有良好散热结构的二次电子抑制靶和氢储存器构成，并配合以氘-氚混合气自生靶技术及可靠的工艺保障。
在离子源电离室的结构上，磁钢罩朝向管内的一端焊接由非磁性材料金属(例如1Cr18Ni9Ti)制成的后阴极，其对着离子源电离室方向的表面中心有一小凸台，以此后阴极为支撑，依次轴向叠压大绝缘瓷环、环形阳极、小绝缘瓷环、前阴极和磁环，用离子源罩将其压紧与后阴极固定在一起，结构紧凑，阳极耐压高，离子溅射损害小。
在离子源的磁路结构上，磁钢装入磁钢罩顶部时，紧邻后阴极，它与前阴极处的磁环、离子源罩、大可伐筒、离子源底座和导磁块，组成有效的磁路系统。
半锥角为5°的锥形筒状离子加速电极与离子源罩组成两极静电透镜，它可从离子源引出离子并将离子束加速和充分扩束，靶基的靶面为60°张角的锥凹面，以降低靶面上单位面积的热负荷。
散热良好的二次电子抑制靶可以抑制靶面产生的二次电子，减小靶压负荷。特殊结构的靶基，可以将离子轰击靶面时产生的热量迅速排除，以提高中子管的高温稳定性。
磁钢在中子管高温烘烤除气完毕后再装入磁钢罩内，磁钢罩的结构保证了随时装入或更换磁钢的便利。
采用氘-氚混合气自生靶技术，管子在排气时无须顾虑氚靶损伤问题。
为提高耐压和减少离子溅射损伤，玻壳可制作成波纹状。
本实用新型有如下优点本实用新型的微型测井中子管其突出特点是小型化，外形尺寸为φ25×170，使用该技术可以满足小井径和过油管测井仪的需求。
两极静电透镜结构和张角为60°的靶面，降低了靶面上单位面积的热负荷，散热良好的二次电子抑制靶可将离子轰击靶面时所产生的热量迅速排除，从而保证了本实用新型的耐温在150°以上，产额大于1×108n／s，其寿命在150℃高温下连续工作150小时无终止现象。
结构合理的离子源电离室使环形阳极耐压较高，减小了离子溅射损伤，波纹状玻壳提高了中子管的耐高压性能，减轻了离子溅射损伤。
图1是微型测井中子管结构示意图。
以下结合附图详述本实用新型的实施例。
参照附图，本实用新型的微型测井中子管主要由金属-玻璃结构的永久密封真空外壳、冷阴极潘宁离子源、离子加速电极、二次电子抑制靶和氢储存器等部件构成。
冷阴极潘宁离子源由形成电离室的紧密电极结构和高效磁路结构组成。冷阴极潘宁离子源的环形阳极1被夹在大绝缘瓷环15和小绝缘瓷环14之间，大绝缘瓷环15和小绝缘瓷环14起到对环形阳极1的支撑和电绝缘作用，它们与前阴极13和磁环2叠压，由离子源罩12压紧固定到焊接在磁钢罩25上的后阴极16上，组成离子源的电离室。在中子管高温烘烤排气结束后，磁钢29装入磁钢罩25内并可随时更换。磁钢固紧帽18用于紧固磁钢29和导磁块26。磁钢29、导磁块26、离子源底座24、大可伐筒27、离子源罩12、磁环2一起组成高效磁路结构。离子源底座24的外部有两道凹槽，利用它通过O)型圈进行管子的安装或直接用于管子与其他配装座的密封。三支芯柱A、B、C均由绝缘柱19、芯柱引线20、芯柱密封头21和芯柱密封套23组成，它们与排气管22一起按图1的F方向所示分布，焊接在离子源底座24上，三支芯柱分别用作离子源环形阳极1和氢储存器17的电引线，在实际工作中，可视安装方便任选一支作环形阳极1的芯柱，阳极引线30外部带有绝缘套管28。
金属-玻璃结构的永久密封真空外壳由大可伐筒27，小可伐筒9和玻壳10组成，其两端分别与离子源底座24和二次电子抑制靶组焊，玻壳10可制作成波纹状。
半锥角为5°的锥形筒状离子加速电极11通过连接环3与小可伐筒9和可伐连接环4组焊。
陶瓷-金属密封结构的二次电子抑制靶由可伐连接环4、可伐密封环7、靶基5、瓷隔离环8和瓷补偿环6组焊而成。靶基5是由无氧铜TU1制成，其伸出管外的部分加工有8条纵向散热槽，而在管内部分的靶面为60°张角的锥凹面，其上蒸镀Ti膜。二次电子的抑制结构由可伐连接环4、可伐密封环7、瓷隔离环8和瓷补偿环6组成，它们是用4J33和95陶瓷封接的。
氢储存器17封装在大可伐筒27内。
权利要求1．一种微型测井中子管，主要由金属-玻璃结构的永久密封真空外壳、冷阴极潘宁离子源、离子加速电极(11)、二次电子抑制靶和氢储存器(17)等部件构成。其特征是由环形阳极(1)、前阴极(13)、后阴极(16)、小绝缘瓷环(14)、大绝缘瓷环(15)和磁环(2)采用轴向叠压式装配成紧凑的离子源电离室；由磁钢(29)、导磁块(26)、离子源底座(24)、大可伐筒(27)、离子源罩(12)和磁环(2)组成高效磁路系统结构；由离子源罩(12)和锥形筒状的离子加速电极(11)组成的离子引出、加速、扩束结构；由特殊散热结构的靶基(5)和以陶瓷-金属密封结构组成的二次电子抑制靶。
2．根据权利要求1所述的微型测井中子管，其特征是在磁钢罩(25)朝向管内的一端焊接由非磁性材料金属(例如1Cr18Ni9Ti)制成的后阴极(16)，其对着离子源电离室方向的表面中心有一小凸台，以此后阴极(16)为支撑，依次将大绝缘瓷环(15)，环形阳极(1)，小绝缘瓷环(14)，前阴极(13)，磁环(2)轴向叠压装配，并用离子源罩(12)压紧与后阴极(16)固定在一起，构成结构紧凑的离子源电离室。
3．根据权利要求1所述的微型测井中子管，其特征是半锥角为5°的锥形筒状离子加速电极(11)与离子源罩(12)组成两极静电透镜。
4．根据权利要求1所述的微型测井中子管，其特征是二次电子抑制靶的靶基(5)是由无氧铜TU1制成，其伸出管外的部分加工有8条纵向散热槽，而在管内部分的靶面为60 °的张角的锥凹面，其上蒸镀Ti膜。
5．根据权利要求1所述的微型测井中子管，其特征是金属-玻璃结构的永久密封真空外壳的玻壳可制作成波纹状。
专利摘要本实用新型推出一种微型测井中子管,属于石油测井技术领域,它主要由冷阴极潘宁离子源、锥形筒状加速电极、二次电子抑制靶、氢储存器和永久密封真空外壳组成。特殊设计的离子源电离室采用叠压式结构,锥形筒状加速电极与离子源的引出孔组成两极透镜,散热良好的二次电子抑制靶及靶基,并配合氘—氚混合气自生靶技术,使其具有外径小、体积小、耐高温、长寿命、高稳定性的技术特点,能适应各种井径和过油管测井仪的需求。
文档编号G01N23/02GK2416504SQ0022641
公开日2001年1月24日 申请日期2000年5月17日 优先权日2000年5月17日
发明者梁峰, 麻惠生, 苗小华, 冯胜利, 邓嘉莉 申请人:西安石油勘探仪器总厂