一种石油测井用冷、热中子探测器制造技术

本实用新型专利技术提供一种石油测井用冷、热中子探测器，其包括有探测器主体、设置在探测器主体底端的光电倍增管以及设置于探测器主体和光电倍增管之间的耦合层，还包括有设置在探测器主体外围的锂玻璃纤维层以及设置于锂玻璃纤维层外端面上的全反射层，探测器主体与锂玻璃纤维层通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层；本方案中的探测器上的锂玻璃纤维层通过多层玻璃纤维紧密布置而成，并且其与探测器主体采用浇注成形工艺制作成一个整体的芯玻璃层整体，整个探测器的制作也更加容易，并且相比传统的探测器其锂玻璃的用量更少，从而提高探测器的制作经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种石油测井用冷、热中子探测器
本技术涉及中子探测器应用研究
，具体涉及一种石油测井用给予锂玻璃闪烁纤维的冷、热中子探测器。也可以应用在无损探伤等需要探测冷热中子的任何领域。
技术介绍
氦3管冷、热中子探测器被认为在冷、热中子探测领域最为成熟，性能优异的探测器。但是，由于当前该探测器的核心材料氦3气体极度短缺，导致以该材料制作的探测器价格很高。国内和国际的科研团队均致力于研制氦3管中子探测器的替代品。例如，一项授权公告号为CN209182517U的“一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器”的技术专利，其上为采用锂玻璃皮层作为探测器的壳体层，其制作和加工难度极大。
技术实现思路
针对传统实践方法中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种石油测井用冷、热中子探测器，该探测器制作加工难度较小，并且可以有效保证其具备良好的探测性能。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种石油测井用冷、热中子探测器，所述探测器包括有光导玻璃构成的探测器主体、设置在所述探测器主体底端的光电倍增管以及设置于所述探测器主体和光电倍增管之间的耦合层，所述探测器还包括有设置在所述探测器主体外围的锂玻璃纤维层以及设置于所述锂玻璃纤维层外端面上的全反射层，其中所述锂玻璃纤维层其通过多层锂玻璃纤维紧密排布构成，所述探测器主体与锂玻璃纤维层通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层。进一步，所述探测器主体的光折射系数高于所述锂玻璃纤维层的光折射系数。进一步，所述锂玻璃纤维层由40-100层的锂玻璃纤维紧密排布构成。进一步，所述探测器主体为采用高耐热性能的玻璃制作而成。进一步，所述锂玻璃纤维采用代铂坩埚拉丝法工艺制作而成。与传统的技术方案相比，本方案具有的有益技术效果为：本方案中的探测器其上的锂玻璃纤维层其为通过多层玻璃纤维紧密布置而成，并且其与探测器主体通过采用浇注成形工艺制作成一个整体的芯玻璃层整体，整个探测器的制作也更加容易，并且相比传统的探测器其锂玻璃的用量更少，从而提高探测器的制作经济性。附图说明图1为本实施例中探测器结构原理示意图。图2为本实施例中探测器的立体结构示意图。图3为本实施例中探测器俯视结构示意图。图4为图3中的局部结构放大示意图。图中：1-全反射层，2-光电倍增管，3-耦合层，4-锂玻璃纤维层，5-探测器主体。具体实施方式下面结合说明书附图与具体实施方式对本技术做进一步的详细说明。本技术是针对现有的探测器其上为采用锂玻璃皮层作为探测器的壳体层，其存在制作和加工难度极大的问题，进而提出的一种石油测井用锂玻璃闪烁体纤维冷、热中子探测器，该探测器其制作加工难度较小，并且可以有效保证其具备良好的探测性能。参见附图1至4所示，本实施例中的石油测井用锂玻璃闪烁体纤维冷、热中子探测器，其包括有光导玻璃构成的探测器主体5、设置在探测器主体5底端的光电倍增管2以及设置在探测器主体5和光电倍增管2之间的耦合层3，探测器还包括有设置在探测器主体5外围的锂玻璃纤维层4以及设置在锂玻璃纤维层4外端面上的全反射层1，其中锂玻璃纤维层4其通过多层锂玻璃纤维紧密排布构成，探测器主体5与锂玻璃纤维层4通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层。此外，本实施例中的上述锂玻璃纤维层4其为通过采用现有的代铂坩埚拉丝法工艺形成，具体的，代铂坩埚拉丝法工艺为代铂埚身内的锂玻璃处在拉丝成形要求的温度范围内，熔融的玻璃液由埚身下部的铂铑合金舟形漏板底部的漏嘴流出，丝根经冷却器强制冷却和拉丝机高速牵伸成形为玻璃纤维。另外需要说明的是，本实施例中的锂玻璃纤维4包括的物质成分为SiO2，Li2O，Al2O3，Ce2O3，其中，SiO2的质量百分比为60％-80％，Li2O的质量百分比为8％-20％，Al2O3的质量百分比为5％-20％，Ce2O3的质量百分比为1％-4％。具体的，本实施例中的锂玻璃纤维层4其为通过多层锂玻璃纤维层4紧密排布构成，其中锂玻璃纤维其为探测冷、热中子的灵敏材料，具有良好的热稳定性。本实施例中的锂玻璃纤维层4其中的锂玻璃纤维的直径取决于制造工艺，一般为50微米。采用细微尺寸的锂玻璃纤维尺寸其主要为了最大限度的减少探测器对于环境中本底伽马射线的灵敏度，从而提高整个系统的中子-伽马甄别效率。此外，本实施例中的锂玻璃纤维层4其厚度为根据实际探测需要而定，一般为需要2-5毫米厚度尺寸，能使得热中子探测效率达到80％以上，对应的需要40-100层锂玻璃纤维层4紧密排布构成，以便能够有效吸收冷、热中子。本实施例中的光导玻璃构成的探测器主体5，其在探测器中起到光导和加固锂玻璃纤维层4的作用，具体的，探测器主体5与锂玻璃纤维层4通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层，二者之间没有间隙，光可以直接透射；同时，高折射率的光导玻璃的折射系数大于锂玻璃纤维的折射系数，因此，从锂玻璃纤维层4到光导玻璃可以达到非常好的光传导效果；光导玻璃物理性质满足如下：1)光导玻璃的熔点大约是500-600摄氏度，远远低于新型锂玻璃的熔点1000-1100摄氏度；(2)光导玻璃的折射率要高于锂玻璃纤维的折射率，以达到非常好的光传导效果；(3)由于制作工艺的特殊性，玻璃的膨胀系数要尽可能小。组成成分中增加二氧化硅SiO2、氧化硼BO或二价金属氧化物的含量，适当降低碱金属氧化物的含量，可以有效降低玻璃的膨胀系数；(4)玻璃的耐热性需要强一些，在软化过程中不会破坏其内部结构。石油测井中恶劣使用条件下，光导必须始终保持良好的外形结构。本实施例中的全反射层1其主要可以使闪烁光反射回锂玻璃闪烁体和光导玻璃，并兼有避光的功能；同时还可以提高闪烁光收集效率。本实施例中的耦合层3(其为采用耐高温光耦合剂构成)，其主要是为了匹配光电倍增管2的光学窗和芯玻璃材料的折射系数，减小光在界面传导时的损失，增加闪烁光的收集效率。本实施例中的光电倍增管2其主要用于记录锂玻璃闪烁体产生的光信号。在实际制作时，首先将锂玻璃闪烁体制作成超细的锂玻璃纤维。接着，将锂玻璃纤维排布成较薄的壳层结构，主要目的是在保证对于冷、热中子足够的探测效率的前提下，最大限度地减小探测器对于环境中本底gamma射线的灵敏度，从而提升提高整个系统的中子-gamma甄别效果。高折射率的光导玻璃，能够提高闪烁光的收集效率。不仅如此，通过浇注成形高折射率的玻璃，使得光导玻璃和锂玻璃纤维形成了一个固态的整体，提高了整个探测器系统机械强度，使其能够在恶劣的石油测井应用中不至于损坏，如高强度的机械震动。综上所述，本实施例中的探测器采用锂玻璃的纤维制作冷、热中子探测壳层结构，工人可以更容易地制作出合格的中子探测器，同时，还使得锂玻璃的使用量大大减少，同时还能使得进一步地减小中子探测器对于本底gamma射线的灵敏度；并且采用锂玻璃纤维制作中子探测材料，既可以制作出圆柱形管状锂玻璃壳层结构，也可以制作成细微的纤维。在工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油测井用冷、热中子探测器，所述探测器包括有光导玻璃构成的探测器主体、设置在所述探测器主体底端的光电倍增管以及设置于所述探测器主体和光电倍增管之间的耦合层，其特征在于：所述探测器还包括有设置在所述探测器主体外围的锂玻璃纤维层以及设置于所述锂玻璃纤维层外端面上的全反射层，其中所述锂玻璃纤维层其通过多层锂玻璃纤维紧密排布构成，所述探测器主体与锂玻璃纤维层通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层。/n

【技术特征摘要】
1.一种石油测井用冷、热中子探测器，所述探测器包括有光导玻璃构成的探测器主体、设置在所述探测器主体底端的光电倍增管以及设置于所述探测器主体和光电倍增管之间的耦合层，其特征在于：所述探测器还包括有设置在所述探测器主体外围的锂玻璃纤维层以及设置于所述锂玻璃纤维层外端面上的全反射层，其中所述锂玻璃纤维层其通过多层锂玻璃纤维紧密排布构成，所述探测器主体与锂玻璃纤维层通过浇注成形工艺形成一个整体的芯玻璃层。


2.根据权利要求1所述的一种石油测井用冷、热中子探测器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小东，何锦成，王政婷，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11