光量是(0.9)4，来自下一个最近的晶体的有用光量是(0.9)3，等等。因此，从组合回收的光的总量是:
[0036]相对光输出=0.25 (0.9) 4+0.25 (0.9) 3+0.25 (0.9) 2+0.25 (0.9)
[0037]= 0.774
[0038]将该数据与在窗口处具有单个界面的单个I英寸直径X4英寸长度(25.4mmX 101.6mm)的晶体的相对光输出进行比较，给出相对效率:
[0039]效率=0.774/0.9 = 86%
[0040]在实践中，耦合效率可能更高(例如，如果板和/或油脂或者其他耦合材料传输比制造者所指出的更多的入射光)，但是在很多环境中，86%的效率是为极大改善的寿命(在伽马信号丧失方面)付出的小代价。取决于环境，在效率方面更大或更小的减少是可以接受的，因此，耦合材料的效率可以根据当前应用的限制选择位比本文所描述的效率更大或更小。
[0041]此外，一组若干较小的晶体与相应的相同相对长度的单个晶体相比制造更廉价(因此购买也更廉价)。成本(savings)的减少可以抵消任何额外部件(例如，另外的板、润滑脂、弹簧等等)的费用。因此，除了潜在地提高闪烁晶体组件的耐用性，使用如图1所示的晶体堆叠还可以减少组件的费用。
[0042]由于制造和/或费用限制，一些类型的晶体在传统闪烁器应用中使用的长形状因数中是不可用的。例如，来自Saint Gobain的BrilLanCe 380 (TM)当前仅在短形状因数中是可用的。因此，在不使用本发明来将多个短形状因数晶体合并成有效提供较长形状因数的光学耦合组件的情况下，这种晶体不会用于需要较长形状因数的应用中。
[0043]尽管已经在特定类型的晶体和特定的包装技术的背景下描述了图1，但是图1的概念可以运用到其他类型的晶体和/或包装中。此外，除了本文所述的LWD环境以外，耐用闪烁晶体组件还可以在很多环境中使用。
[0044]图2示出了包括如图1中所示的耐用闪烁晶体组件的LWD工具的示例。如图所示，LWD工具包括耐用闪烁组件10，其(在该示例中)通过光学界面板40光学耦合至光电倍增管50。在一些实施例中，光学界面板40可以与组件20内部使用的板的类型相同(或至少与组件20内部使用的板光学匹配)。
[0045]光电倍增管50由电源60 (例如，高电压偏置电源)供电。光电倍增管50构造为检测组件20内产生且经由组件20的金属壳体内的光学窗口输出的光脉冲。之后，光电倍增管20输出代表由组件20发射的光的各个脉冲的电信号(例如，电流)。
[0046]从光电倍增管20输出的电信号被输入到信号处理电路60，该电路可以处理信号(例如，通过放大、过滤和/或将信号转换为数字信号)以产生输出脉冲信号70。
[0047]图2的LWD工具可以容纳在耐用金属管中，该耐用金属管被设计为用作专用钻铤或“替身”(sub)。这种钻铤能够放置在用于钻取钻孔的钻柱内钻头的附近，用于油气开发。LWD工具还可以包括或耦合到遥测仪器或其他通信仪器以将输出(诸如信号70或源于信号70的信号等)传输到地面。
[0048]图3是操作包括至少两个晶体的耐用闪烁晶体组件的方法。如图所示，该方法通过将组件内的一个晶体内发射的光学信号光学地传输至另一个晶体开始，如100处所示。光学信号经由物理地位于第一晶体和第二晶体之间的弹性光学耦合介质传输。该介质可以包括如上所述的光学耦合板和/或油脂，或者既能够提供适合的光学耦合又能够提供物理柔性和/或弹性以吸收施加到组件的至少一些冲击的任何其他合适的材料。第一晶体和第二晶体可以具有相对短的形状因数(例如，接近I)。在各个晶体朝向光学窗口传输由相邻的(一个或多个)晶体发射的光学信号(如果有的话)的情况下，可以对组件内各个后续的晶体重复操作100。
[0049]之后，在105处，源于第一晶体和第二晶体的光学信号朝向容纳两个晶体的壳体中的光学窗口传输。因此，组件内的给定晶体将朝向光学窗口传输由给定晶体发射的信号和从相邻晶体接收的信号两者。因此，在操作中，两个(或更多)晶体的堆叠共同操作，近似于如同晶体的堆叠是具有形状因数N*X的单个晶体，其中N是组件内通过弹性材料光学耦合的晶体的数量，以及其中X是那些N个晶体的每一者的形状因数。
[0050]尽管已经结合若干个实施例描述了本发明，但是，本发明无意被限制为本文提出的具体形式。相反地，本发明旨在覆盖能够合理地包括在由所附权利要求所限定的本发明的范围内的这种替换、修正和等同。
[0051]商业应用
[0052]本发明适用于辐射检测器制造和操作的领域。
【主权项】
1.一种系统，其包括: 壳体； 光学窗口，所述光学窗口在所述壳体内，其中，所述光学窗口被构造为将所述壳体内发射的光学信号传输至所述壳体外侧的装置； 多个闪烁器晶体，所述多个闪烁器晶体在所述壳体内，其中，所述多个闪烁器晶体通过弹性光学耦合材料相互光学地耦合，并且其中，所述多个闪烁器晶体被构造为向所述光学窗口集中地发射光学信号。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括光检测装置，所述光检测装置被耦合以检测从所述光学窗口发射的光学信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个闪烁器晶体的各个的形状因数接近KDo
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弹性光学耦合材料包括一个或多个硅酮板，其中所述一个或多个硅酮板光学地耦合所述多个闪烁器晶体并且使所述多个闪烁器晶体相互物理地隔离。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弹性光学耦合材料包括围绕所述多个闪烁器晶体的硅酮润滑脂。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弹性光学耦合材料被构造为传输至少90%的入射光。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括随钻测井工具，其中，所述随钻测井工具包括所述壳体。
8.一种方法，其包括以下步骤: 发射第一光学信号，其中，通过第一闪烁器晶体执行该发射步骤； 接收由第二闪烁器晶体发射的第二光学信号，其中，通过所述第一闪烁器晶体执行该接收步骤，其中，所述光学信号经由弹性光学耦合材料接收，以及其中，所述弹性光学耦合材料位于所述第一闪烁器晶体和所述第二闪烁器晶体之间；以及 朝向壳体内的光学窗口光学传输所述第一光学信号和所述第二光学信号，其中，所述壳体容纳所述第一闪烁器晶体和所述第二闪烁器晶体，以及其中，通过所述第一闪烁器晶体执行该光学传输步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括经由所述光学窗口接收包括所述第一光学信号和所述第二光学信号的多个光学信号，其中，通过光检测装置执行该接收多个信号的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一闪烁器晶体和所述第二闪烁器晶体两者的形状因数接近I (I)。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述弹性光学耦合材料包括硅酮板。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述弹性光学耦合材料包括硅酮润滑脂。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述弹性光学耦合材料被构造为传输至少90%的入射光。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射步骤、所述接收步骤和所述光学传输步骤是在随钻测井工具的操作期间进行的，其中，所述随钻测井工具包括所述第一闪烁器晶体和所述第二闪烁器晶体。
【专利摘要】一种耐用闪烁晶体组件包括若干闪烁器晶体，这些晶体通过诸如弹性硅酮板和/或硅酮油脂等光学耦合材料相互光学地耦合。闪烁器晶体被构造为集中地发射光学信号。这种堆叠可以结合整体组件的长形状因数和组件的部件短晶体耐用性两者的优点。
【IPC分类】G01T1-202
【公开号】CN104823074
【申请号】CN201480003279
【发明人】保罗·L·辛克莱
【申请人】Cbg公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】US9040926, US20140264042, WO2014143920A1