[实用新型]自成靶中子管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子束管。 

背景技术

由中子管组成的可控中子源作为核测井仪器的重要部件，已经广泛应用于脉冲中子能谱、热中子俘获、中子寿命及氧活化水流等测井仪器中。这些仪器是生产测井中储层评价、管外窜槽检测及注入剖面测井的最佳方法之一。但是随着油田开发的深入，目前中子管技术已不能满足这些测井技术发展的需要，国产可控中子源的工作温度一般不超过150℃，这在很大程度上取决于中子管的工作温度。因此，研发175℃高温中子管是提升可控中子源耐温指标、扩大可控中子源技术应用领域首先要攻克的关键技术。 

发明内容

本实用新型旨在提供一种工作温度提高，使用寿命延长的自成靶中子管。 

本实用新型所述的自成靶中子管，由离子源，加速系统，靶和氘氚储存器组成。 

优选地，离子源是冷阴极潘宁离子源，由阳极、阴极、输出阴极和磁钢组成。 

更优选地，阴极为外凸形钼材料形成，其与阳极之间的间距为2mm。 

或者更优选地，输出阴极为平面圆盘形。 

或者优选地，加速系统为1个单隙加速系统，其由离子源中的输出阴极和加速电极组成。 

更优选地，输出阴极的孔径为4-5mm。 

或者优选地，靶为圆锥凹面形。 

本实用新型具有以下优点。 

(1)使用寿命长。本实用新型自成靶中子管工作时靶内消耗的氚能及时得到补偿，并且始终保持靶饱和状态，只要管内氘氚储存器中有足够的氘氚混合气，靶中就有足够的氘和氚，本实用新型自成靶中子管将有连续稳定的中子产生。 

(2)工作温度高。采用本实用新型自成靶中子管结构，保证了管内零件除气彻底，保证了靶有良好的散热效果，即使本实用新型自成靶中子管工作在175℃环境中，也不会从管内释放出杂气和从靶内释放出氘氚气体。 

(3)稳定性好。本实用新型自成靶中子管工作时，靶内的氘氚含量自动补偿而保持恒定，保证了稳定的中子输出；采用吸气量大、吸气速率高的氘氚储存器，保证了管内工作气压的稳定，也保证了电参数的稳定。 

附图说明

图1为实施例一的结构示意图。 

图2为实施例三中耐温测试曲线图。 

具体实施方式

实施例一。 

自成靶中子管，由离子源，加速系统，靶和氘氚储存器组成。离子源是冷阴极潘宁离子源，由阳极1、阴极2、输出阴极3和钐钴磁钢4组成。阴极2为外凸形钼材料形成，其与阳极1之间的间距为2mm。输出阴极3为平面圆盘形。加速系统为1个单隙加速系统，其由离子源中的输出阴极3和加速电极组成。其中输出阴极3的孔径为4-5mm。靶为圆锥凹面形无氧铜材料。氘氚储存器中的吸气剂为锆-石墨材料。 

实施例二。 

在室温环境中，用铜活化方法检测实施例一所述的自成靶中子管的中子产额。其结果如下表所示。 

。  

据上述方法和测试数据，求得该中子管在120 kV／100μA条件下中子产额为2.9×10⁸ n／s。

实施例三。 

对实施例一所述的自成靶中子管进行了175℃的高温实验，历时8.5 h。在实验过程中通过调节氘氚储存器的电压或电流值，保持靶压和靶流值不变(即靶压120 kV，靶流100μA)，观察中子产额和阳极1电流的变化，其实验曲线见图2。由图2可知，在最初的1 h内，即温度在50℃以下，中子产额的变化很小。当温度在60～175℃范围内，中子产额随着温度的逐渐上升而呈下降趋势。当温度升至175℃且进人恒温区，随着温度的平稳中子产额也随之趋于稳定。在整个实验过程中阳极1电流一直很稳定，最大变化幅度不超过30μA，而氘氚储存器(即管内气压调节系统)的电流只下降了0.04 A。 

由实验可知，实施例一所述的自成靶中子管能够在175℃的温度环境中正常工作，并且工作时间超过了4 h，没有因为温度升高使管内释放杂气，也没有因为温度升高使靶内氘氚气体逸出而导致管内气压不可控。经计算得知从室温到175℃温度范围内中子产额只下降了24％，完全能够满足实际测井的需要。 

实施例四。 

下表统计了2003～2010年期间11支中子管的总体使用情况，它可以说明自成靶中子管的总体使用寿命和总体质量水平。由下表可知，中子管的平均使用寿命达到了373 h。