专利名称：一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核测井技术领域，特别是一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置。
背景技术：
核测井技术是随着当代核技术的发展和石油、煤炭、地质矿产等对核测井技术发展的需要而迅速发展起来的尖端测井技术之一。随着人工射线源技术、传感器技术、测量技术、信息处理技术与计算机技术的发展，核测井技术也在不断的发展，特别是元素俘获能谱测井(Flemental Capture Spectroscopy，缩写为ECS)的出现，为解决复杂储层岩性识别、 计算岩石矿物骨架密度、确定储层物性参数、研究沉积环境和地层对比等问题提供了一种新的解决问题的途径，具有良好的应用前景。本世纪，法国斯伦贝谢公司向中国市场推出了新型的地层元素测井仪器ECS，该仪器利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射碰撞及热中子被俘获的原理，通过解谱和氧化物闭合模型得到地层中主要造岩元素(Si、Ca、狗、Al、S、Ti、Cl、Cr、Gd等)的相对百分含量，并应用聚类分析、因子分析等方法定量求解地层的矿物含量。元素俘获能谱测井解释的包括3个核心步骤1)利用各元素标准谱对地层原始测量谱进行刻度，通过解谱获得各种元素的产额；幻基于“氧闭合”原理将元素的产额转化为组成地层岩石的各元素重量百分含量；幻通过建立地层元素与地层矿物之间的转换关系， 将元素的重量百分含量换算成各种矿物的重量百分含量，实现岩性识别和岩石骨架参数计算的目的。其中的关键技术难点在于如何在实验室模拟测井装置条件下准确获得各种元素标准俘伽马能谱，进而对地层原始测量谱进行刻度，这是建立元素俘获能谱测井完整处理解释方法的基本所在。通过文献调研，我们发现到目前为止，国际上尚没有各种常见造岩矿物在测井条件下其标准俘获伽马能谱测量结果的公开报道。尽管一些公司在某些非公开场合和宣传材料上展示了诸如硅、钙和钛等元素的标准俘获伽马能谱，但经对比研究发现这些谱线与国际原子能机构核数据库中提供的标准数据相差较大。在国内，以往的研究虽然在实验室建立了某几种元素(如硅、钙、铁)的测量方案和试验方法，但整体缺乏系统性，因而很大程度上制约了元素俘获能谱测井测井技术在中国的发展和应用。同时，更为关键的是，以往试验装置中所采用的中子源类型和探测器的尺寸参数与元素俘获能谱测井实际井下仪器参数相差较远，难以保证各元素俘获伽马能谱测量的准确性和精度。因此，建立一套能够系统测量各元素俘获伽马能谱并最大程度上使得实验测量装置参数与实际井下仪器参数保持一致就显得尤为重要和迫切。
发明内容本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，可以准确测量包括硅、钙、铁、钾、钠、硫、钛、钆等元素的标准俘获伽马能谱。[0006]本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的—种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于，包括实验室、慢化屏蔽体、中子源、样品台、探测器、数据采集处理卡、数据分析终端；所述慢化屏蔽体、中子源、样品台、探测器设置在实验室内；所述中子源放置在慢化屏蔽体内，用以产生中子放射线；该慢化屏蔽体，用以慢化 Am-Be中子源发射的快中子；所述样品台设置在慢化屏蔽体的射线出口处，用以放置待测量样品；所述探测器设置在该样品台旁侧，用以瞬发伽玛能谱；所述数据采集处理卡通过信号线与探测器相连，用以收集并处理探测器所采集的数据；所述数据分析终端与数据采集处理卡相连，用以对数据采集处理卡处理后的数据进行分析。所述中子源采用Am-Be中子源。所述探测器采用BGO探测器。在实验室内还设置有一石蜡防护墙，用以隔离放射线；所述数据采集处理卡设置在所述实验室内，在所述石蜡防护墙的后侧，受到石蜡防护墙的隔离保护。所述慢化屏蔽体呈多层结构，其中心为有机玻璃棒；在该有机玻璃棒的前端设置所述中子源；在该有机玻璃棒的外层围绕有一聚乙烯层；在该聚乙烯层的外层围绕有一含硼石蜡层；在该含硼石蜡层外包裹有钢板；在慢化屏蔽体的射线出口处，与有机玻璃棒前端相对位置还设有Al慢化层；在慢化屏蔽体的外侧，与所述探测器相对应的位置还设有铅砖屏蔽体。所述有机玻璃棒与聚乙烯层之间采用可活动设计。所述聚乙烯层呈圆柱形，而所述含硼石蜡层呈方形。所述铅砖屏蔽体的截面为三角形；所述探测器位于该截面三角形的顶点侧。通过本实用新型实施例，该测量装置中采用的中子源类型和探测器的尺寸参数与 ECS实际井下仪器参数非常接近，可以保证各元素俘获伽马能谱测量的准确性和精度。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图1为该基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置的系统结构示意图；图2为慢化屏蔽体的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。图1为该基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置的系统结构示意图。如图所示，该测量装置包括实验室1、慢化屏蔽体2、中子源3、样品台4、探测器5、数据采集
4处理卡6、数据分析终端7。所述慢化屏蔽体2、中子源3、样品台4、探测器5设置在实验室 1内。所述中子源3放置在慢化屏蔽体2内，用以产生中子放射线。该慢化屏蔽体2，用以慢化Am-Be中子源发射的快中子以及尽可能的降低对工作人员的的中子、、辐照剂量。所述样品台4设置在慢化屏蔽体2的射线出口处，用以放置待测量样品。所述探测器5设置在该样品台4旁侧，用以瞬发伽玛能谱。所述数据采集处理卡6通过信号线与探测器5相连，用以收集并处理探测器所采集的数据。所述数据分析终端7与数据采集处理卡6相连，用以对数据采集处理卡6处理后的数据进行分析。其中，所述中子源3采用Am-Be中子源，所述探测器5采用BGO探测器(即采用 Bi4Ge3O12M料进行探测的探测器)。这样，该测量装置中所采用的中子源类型和探测器的尺寸参数与ECS实际井下仪器参数非常接近，可以保证各元素俘获伽马能谱测量的准确性和精度。另外，所述数据采集处理卡6也可以被设置在所述实验室1内。同时，如图1所示，在实验室1内还设置有一石蜡防护墙9，用以隔离放射线。该数据采集处理卡6设置在石蜡防护墙9的后侧，受到石蜡防护墙的隔离保护。图2为慢化屏蔽体的结构示意图。如图所示，该慢化屏蔽体2呈多层结构，其中心为有机玻璃棒11。在该有机玻璃棒11的前端设置所述中子源3。在该有机玻璃棒11的外层围绕有一聚乙烯层12。在该聚乙烯层12的外层再围绕有一含硼石蜡层13。在该含硼石蜡层13外包裹有钢板14。在慢化屏蔽体2的射线出口处，与有机玻璃棒11前端相对位置还设有Al慢化层16。在慢化屏蔽体2的外侧，与所述探测器5相对应的位置还设有铅砖屏蔽体15，以保护探测器5不受中子源发射的射线干扰。其中，为了方便实验人员对中子源位置的调节以及对出于对实验人员防护的目的，所述有机玻璃棒11与聚乙烯层12之间采用可活动设计。这样，实验人员可以站在慢化屏蔽体2的后侧，通过移动有机玻璃棒11来调节位于前端中子源3的位置，以将中子源推至与样品原子核发生作用热中子通量最高的位置。所述聚乙烯层12呈圆柱形，而所述含硼石蜡层13呈方形。另外，为了节省材料并方便调节探测器5的位置，所述铅砖屏蔽体15的截面被设计为三角形。探测器5位于该截面三角形的顶点侧。基于上述结构的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，在测量开始前，中子源被放置在慢化屏蔽体内，放置好样品后通过移动有机玻璃棒在慢化屏蔽体中的位置可以调节放置在有机玻璃棒前端中子源距离样品台的位置，将中子源推至与样品原子核发生作用热中子通量最高的位置。随后实验人员迅速离开实验室，操作数据分析终端，开始测量待测样品俘获热中子的伽马能谱。测量一段时间后，实验人员进入实验室退回中子源，取出样品台中的样品，将空的样品台放回相同位置重复刚才步骤测量本底伽马能谱。测量完毕后，通过谱分析软件扣除该本底伽马能谱即可得到待测样品的标准俘获伽马能谱。综上所述，本实用新型设计了一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，可以准确测量包括硅、钙、铁、钾、钠、硫、钛、钆等元素的标准俘获伽马能谱。本领域技术人员在此设计思想之下所做任何不具有创造性的改造，均应视为在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于，包括实验室、 慢化屏蔽体、中子源、样品台、探测器、数据采集处理卡、数据分析终端；所述慢化屏蔽体、中子源、样品台、探测器设置在实验室内；所述中子源放置在慢化屏蔽体内，用以产生中子放射线；该慢化屏蔽体，用以慢化 Am-Be中子源发射的快中子；所述样品台设置在慢化屏蔽体的射线出口处，用以放置待测量样品；所述探测器设置在该样品台旁侧，用以探测瞬发伽玛能谱；所述数据采集处理卡通过信号线与探测器相连，用以收集并处理探测器所采集的数据；所述数据分析终端与数据采集处理卡相连，用以对数据采集处理卡处理后的数据进行分析。
2.如权利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 所述中子源采用Am-Be中子源。
3.如权利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 所述探测器采用BGO探测器。
4.如权利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 在实验室内还设置有一石蜡防护墙，用以隔离放射线；所述数据采集处理卡设置在所述实验室内，在所述石蜡防护墙的后侧，受到石蜡防护墙的隔离保护。
5.如权利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于所述慢化屏蔽体呈多层结构，其中心为有机玻璃棒；在该有机玻璃棒的前端设置所述中子源；在该有机玻璃棒的外层围绕有一聚乙烯层；在该聚乙烯层的外层围绕有一含硼石蜡层；在该含硼石蜡层外包裹有钢板；在慢化屏蔽体的射线出口处，与有机玻璃棒前端相对位置还设有Al慢化层；在慢化屏蔽体的外侧，与所述探测器相对应的位置还设有铅砖屏蔽体。
6.如权利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 所述有机玻璃棒与聚乙烯层之间采用可活动设计。
7.如权利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 所述聚乙烯层呈圆柱形，而所述含硼石蜡层呈方形。
8.如权利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，其特征在于 所述铅砖屏蔽体的截面为三角形；所述探测器位于该截面三角形的顶点侧。
专利摘要本实用新型提供了一种基于Am-Be中子源的元素俘获伽马能谱测量装置，包括实验室、慢化屏蔽体、中子源、样品台、探测器、数据采集处理卡、数据分析终端；所述中子源放置在慢化屏蔽体内，用以产生中子放射线；所述样品台设置在慢化屏蔽体的射线出口处，用以放置待测量样品；所述探测器设置在该样品台旁侧；所述数据采集处理卡通过信号线与探测器相连，用以收集并处理探测器所采集的数据；所述数据分析终端与数据采集处理卡相连，用以对数据采集处理卡处理后的数据进行分析。该测量装置中采用的中子源类型和探测器的尺寸参数与ECS实际井下仪器参数非常接近，可以保证各元素俘获伽马能谱测量的准确性和精度。
文档编号G01V5/10GK202256719SQ201120389150
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者兰长林, 冯庆付, 姚泽恩, 孔祥忠, 武宏亮, 王克文, 谢芹 申请人:中国石油天然气股份有限公司