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一种用于石油 测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热 中子探测器

阅读：593发布：2020-05-16

专利汇可以提供一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器，包括探测器主体，探测器主体的周面包覆锂玻璃闪烁体皮层，锂玻璃闪烁体皮层的外侧设有光全反射层，探测器主体的一端设有光电倍增管，光电倍增管与探测器主体之间设有过渡层。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本底gamma射线的灵敏度，提升整个系统的中子-gamma甄别效果。，下面是一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器，包括探测器主体，其特征在于，探测器主体的周面包覆锂玻璃闪烁体皮层，锂玻璃闪烁体皮层的外侧设有光全反射层，探测器主体的一端设有光电倍增管，光电倍增管与探测器主体之间设有过渡层。
2.根据权利要求1所述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，其特征在于，所述探测器主体的材质为高折射率的芯玻璃。
3.根据权利要求2所述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，其特征在于，所述锂玻璃闪烁体皮层与探测器主体一体成型，锂玻璃闪烁体皮层的折射率小于探测器主体的折射率。
4.根据权利要求1所述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，其特征在于，所述过渡层的材质为耐高温光耦合剂。

说明书全文

一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热 中子探测器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及核辐射探测器基础和应用研究领域，尤其是一种在石油测井行业(并不局限于该行业)可以替代氦3管的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器。

背景技术

[0002] 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。其中锂玻璃闪烁体为基础的探测器，被认为是一个很好的选择。但是目前市场上的锂玻璃闪烁体的热学性能很差，在后期的热加工中，非常容易析晶，从而导致其性能不能够满足制作探测器的要求。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

[0005] 一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器，包括探测器主体，探测器主体的周面包覆锂玻璃闪烁体皮层，锂玻璃闪烁体皮层的外侧设有光全反射层，探测器主体的一端设有光电倍增管，光电倍增管与探测器主体之间设有过渡层。

[0006] 进一步，所述探测器主体的材质为高折射率的芯玻璃。

[0007] 进一步，锂玻璃闪烁体皮层的厚度根据实际需要确定，两毫米厚度对于热中子的探测效率可以达到80％以上。

[0008] 进一步，所述锂玻璃闪烁体皮层与探测器主体一体成型(该层和芯玻璃是采用管棒发工艺制作而成，中间没有空隙，是直接光耦合)，锂玻璃闪烁体皮层的折射系数小于探测器主体的折射系数。

[0009] 进一步，所述过渡层的材质为耐高温光耦合剂。

[0010] 各部件的功能具体如下：

[0011] 高折射率的芯玻璃：在本装置中起到光导和加固锂玻璃闪烁体皮层的作用；

[0012] 新型热性能稳定的锂玻璃闪烁体皮层：用于敏感冷、热中子，是中子探测的核心部分。该层的厚度根据实际需要确定。两毫米厚度对于热中子的探测效率可以达到80％以上。该层和芯玻璃是采用管棒发工艺制作而成，中间没有空隙，是直接光耦合。再加之芯玻璃的折射系数大于锂玻璃闪烁体皮层，可以达到非常好的光传导效果；

[0013] 光的全反射层：主要用于将光反射回闪烁体，并兼顾避光的功能。这样可以提高闪烁光收集效率；

[0014] 耐高温光耦合剂：主要是为了匹配光电倍增管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，进一步增加闪烁光的收集率；

[0015] 光电倍增管：主要用于记录闪烁光信号。

[0016] 本实用新型的有益效果为：本实用新型将锂玻璃闪烁体制作成很薄的壳层结构的主要考虑是在保证对于冷、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本底gamma射线的灵敏度，提升整个系统的中子-gamma甄别效果。高折射率的芯玻璃，既能够方便与后续光电倍增的对接与组装，还能够提高闪烁光的收集率。不仅如此，芯玻璃和锂玻璃闪烁体皮层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，如高强度的震动。附图说明

[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 如图1所示，一种用于石油测井的新型锂玻璃闪烁体冷、热中子探测器，包括探测器主体1，探测器主体1的周面包覆锂玻璃闪烁体皮层2，锂玻璃闪烁体皮层2的外侧设有光全反射层3，光全反射层3可以借用现有的全反射玻璃。

[0019] 探测器主体1的一端设有光电倍增管4，光电倍增管4为现有的产品，光电倍增管4与探测器主体1之间设有过渡层5。

[0020] 进一步，所述探测器主体1的材质为高折射率的芯玻璃，锂玻璃闪烁体皮层2与探测器主体1一体成型，锂玻璃闪烁体皮层2的折射系数小于探测器主体1的折射系数，过渡层5的材质为耐高温光耦合剂，耐高温光耦合剂为市面现有材料。

[0021] 需要说明的是，锂玻璃闪烁体皮层2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％。

[0022] 各部件的功能具体如下：

[0023] 高折射率的芯玻璃：在本装置中起到光导和加固锂玻璃闪烁体皮层的作用；

[0024] 新型热性能稳定的锂玻璃闪烁体皮层：用于敏感冷、热中子，是中子探测的核心部分。该层的厚度根据实际需要确定。两毫米厚度对于热中子的探测效率可以达到80％以上。该层和芯玻璃是采用管棒发工艺制作而成，中间没有空隙，是直接光耦合。再加之芯玻璃的折射系数大于锂玻璃闪烁体皮层，可以达到非常好的光传导效果；

[0025] 光的全反射层：主要用于将光反射回闪烁体，并兼顾避光的功能。这样可以提高闪烁光收集效率；

[0026] 耐高温光耦合剂：主要是为了匹配光电倍增管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，进一步增加闪烁光的收集率；

[0027] 光电倍增管：主要用于记录闪烁光信号。

[0028] 本实用新型将锂玻璃闪烁体制作成很薄的壳层结构的主要考虑是在保证对于冷、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本底gamma射线的灵敏度，提升整个系统的中子-gamma甄别效果。高折射率的芯玻璃，既能够方便与后续光电倍增的对接与组装，还能够提高闪烁光的收集率。不仅如此，芯玻璃和锂玻璃闪烁体皮层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，如高强度的震动。

[0029] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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