全谱饱和度测井仪中子发生器工作性能影响因素研究

全谱饱和度测井仪PSSL是一种广泛应用于油田水淹状况识别、剩余油分布确定及增储挖潜措施中的先进套后测井仪器,在国内外取得良好的应用效果。中子发射器作为PSSL仪器的核心部件,其工作性能的稳定性直接决定了测井资料的质量和仪器使用的可持续性。本文对PSSL全谱测井仪的中子发生器组成结构及工作原理进行研究,对中子发生器工作性能的影响因素进行分析、总结性能改善措施,提高仪器工作性能,延长仪器使用寿命,提升测井资料质量,同时增加仪器应用收益。

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和^241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程，以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示，使用这两种中子源，热中子计数均随源距增加而呈指数下降；孔隙度较小时，两者的计数差异较小，当地层孔隙度达到40％时，D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比。^241Am-Be中子源高很多，其分布范围也更宽，近探测器的源距选择20～30cm，远探测器的源距选择约60～70cm；C-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低，而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示，利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井，在增加源距的同时既可以保证计数统计性，又可以提高灵敏度和探测深度，在随钻测井仪器设计中可以取代^241Am—Be中子源。

利用脉冲中子发生器对煤中碳元素的测量

应用脉冲快热中子分析技术(PFTNA)代替煤炭行业原来使用的化学分析方法,不但节约成本,而且经过努力可以实现在线分析,是一种非常有前途的分析方法,然而因HPGe探头进口价格昂贵且不易维护,而不适合中国使用.采用东北师范大学的特色产品5×108n/s脉冲中子发生器和上海硅酸盐研究所生产的BGO探头开展脉冲中子煤炭工业分析仪的实验研究,对C元素的测量取得了突破,质量分数精度达到0 5%.

关于检测爆炸物的数字化脉冲中子发生器的研制

利用陶瓷制成靶中子管,研制了检测爆炸物的数字化脉冲中子发生器.该中子发生器具有小型便携、数字化控制和远程控制功能,可以产生直流中子、脉冲中子和复合脉冲中子.最大中子产额可以达到2×108个/s,最小中子脉冲宽度为10μs,最大脉冲频率为10kHz.发生器的中子产额和中子时间谱经中国工程物理研究院测试,满足PFTNA中子检测法检测爆炸物的要求.此外,发生器还可以应用于其他中子测试以及工业在线中子多元素分析领域.

脉冲中子测井仪综合时序发生器的设计

研制了一种适用于脉冲中子测井仪的井下全谱采集控制综合时序发生器和阳极高压变换器。该时序发生器可通过阳极高压变换器产生碳氧比、中子寿命、能谱水流、脉冲中子氧活化等测井方法的中子爆发时序,并控制多种测井方式的信号采集。以综合时序发生器为电路核心的井下双路多道谱仪采用MPU+CPLD优化技术设计,阳极高压变换器实现了模块化。将采用上述技术设计的小直径脉冲中子综合测井仪应用于实际测井,现场测试结果表明,仪器的重复性良好,稳定可靠。

中子发生器的纳秒脉冲聚束系统

为了用飞行时间法精确测量中子能谱,从俄罗斯Efremov电物理所引进了一台纳秒脉冲中子发生器。该中子发生器采用聚束系统产生纳秒脉冲束流,其中的纳秒脉冲信号源、高频聚束电源、负反馈调节系统等关键设备都是自主研制的。采用双扫描技术解决了聚束电源电压过高的问题,采用负反馈技术使纳秒脉冲聚束系统长期稳定工作。为了测量纳秒脉冲束流,研制了快脉冲同轴靶测量装置,测得中子发生器的离子束流脉冲半高全宽为1.5 ns,脉冲重复频率为1kHz-4MHz,束斑直径为10 mm。由于采用了电子回旋共振离子源(Electron Cyclotron Resonance,ECR),所以该中子发生器具有发射度小、能散小、无灯丝、可长时间连续工作的优点,是中子物理研究的良好实验平台。

小型脉冲中子发生器用真空弧离子源研制

真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点,非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源,它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极,避免了复杂的气路管道。该离子源外径约20 mm,长25 mm。采用电荷耦合器件(CCD)相机拍摄了该离子源放电光斑,发现弧流越大,光斑越大。采用偏压平板测量了该离子源的饱和离子流,当弧流大于100 A时,饱和离子流可达1 A以上。采用磁分析测量了等离子体中氘离子比例,结果表明氘离子比例随弧流增加而增加,最大约为27%。最后测量了该离子源在120 kV高压下打氘靶的中子产额,当弧流为100 A,脉宽为5μs时,中子产额约1×10^(5) n。该源可应用在小型脉冲中子发生器中。

脉冲中子发生器高压控制系统的自动控制设计

针对传统脉冲中子发生器高压控制系统难以根据不同测井模式产生多种阳极控制时序,难以实现阳极高压、灯丝供电、靶压3者有序控制,使中子产额稳定等问题,设计了脉冲中子发生器的自动高压控制系统。该系统不仅能够实现阳极高压双爆发时序,在非弹模式下兼测得Σ及活化能谱等多种中子爆发时序,还能对中子发生器多种状态信息进行实时测量,对靶压的脉宽调制(PWM)、灯丝电流、阳极电流等进行自动控制,实现了中子产额稳定、脉冲中子全谱仪稳定正确测量的目的。

600kV纳秒脉冲中子发生器高电位电源的控制

介绍了６００ｋＶｎｓ脉冲中子发生器高压电极内电源的控制。通过光纤传递频率信号实现了地电位对６００ｋＶ高电位上的各种电源（稳压电源，稳流电源）、参数进行连续调整，并将各电源输出测量信号传递回地电位进行监测。

600kV毫微秒脉冲中子发生器研制

研制了600kVns脉冲中子发生器(CPNG 6)。CPNG 6由高压电源(输出电压为600kV,电流为15mA,高压稳定度和纹波均≤0.1%)、2214mm×1604mm×1504mm不锈钢高压电极及安装在内的高频离子源、预加速间隙透镜、初聚焦系统、切割器、90°磁分析器等构成的头部设备,均匀场加速管,漂移管,偏转磁铁,0°直流束和45°脉冲束流管道,无油分子泵真空系统等组成。在脉冲束流管道上安装有强流毫微秒脉冲化聚束装置。阐述了该器的方案要点和各部件的主要技术性能及特点。

600kV ns 脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

就中子物理飞行时间技术对脉冲中子发生器的需要，对中国原子能科学研究院６００ｋＶｎｓ脉冲中子发生器的聚束和切割性能的某些参量进行分析和计算，将结果与实验进行比较。

ns脉冲中子发生器切割板电压计算

给出了ns脉冲中子发生器切割器电源电压与切割器几何尺寸、氘粒子注入能量、切割脉冲宽度、切割器电源频率之间的关系。

ns脉冲中子发生器切割板电容值测量

给出了利用扫频谐振法测量ns脉冲中子发生器切割板电容值的方法 。

长寿命D-D小型脉冲中子发生器设计

设计了一款长寿命D-D小型脉冲中子发生器.该设计融合了自成靶技术、束流整形和引出技术、气压调节技术、镀靶工艺与技术、直流或脉冲工作方式控制等关键技术,采用离子源与加速电极一体化设计.测试结果表明:D—D脉冲中子发生器具有尺寸小、寿命长、高产额和性能稳定等特点.

数控脉冲中子发生器的设计

基于中子活化元素分析技术,进行数控脉冲中子发生器设计。该数控脉冲中子发生器由中子管短节和中子发生器电路组成,通过远程控制可使中子管产生稳定的14 Me V的脉冲中子,产额达1×10~8n/s,最高频率10 k Hz,进而通过分析非弹谱、俘获谱和活化谱,能得到不同元素的含量,可在水泥、煤炭、稀土等工矿领域代替放射源进行中子活化元素分析。

工业级脉冲中子发生器的可靠性设计

工业用脉冲中子发生器需要长期工作在复杂的工业环境下,通常情况下,要求中子发生器可以长期稳定工作,对脉冲中子发生器的可靠性要求比较高,工业脉冲中子发生器的可靠性设计尤为重要。该文介绍了工业脉冲中子发生器的可靠性设计方法,提高产品的可靠性指标。

纳秒脉冲／直流强中子发生器及其性能测试

纳秒脉冲／直流强中子发生器主要由ECR离子源、加速管、高压电源、纳秒脉冲聚束系统、束传输系统、真空系统、控制系统、辅助系统等组成，具有脉冲和高产额的特点，高压300kV。该中子发生器有两条传输通道，其中一条为纳秒脉冲束线，产生纳秒脉冲中子，纳秒脉冲宽度小于或等于1．5ns，重复频率1kHz-4MHz；另一条为直流或微秒脉冲束线，产生连续中子或微秒脉冲中子，当直流D^＋束流为10mA时，采用旋转靶，中子产额可达1×10^12s^-1；微秒脉冲宽度10～100μs，脉冲频率1～1000Hz。采用含氚废气净化系统净化加速器真空系统尾气中的氚。

新型小直径中子发生器的研制

为解决水平井套后剩余油监测与挖潜,研制了外径54mm水平井套后剩余油饱和度测井仪(PNST-3D型)。介绍了能够与PNST-3D测井仪配接使用的新型小直径中子发生器,该中子发生器采用新型自成靶中子管,在150℃高温下技术参数稳定,满足测井仪的要求。

宽频带、锐截止中子发生器

文章介绍了脉冲中子寿命与碳氧比测井仪中子发生器。该发生器采用先进的宽频带、锐截止线路,实现了高压的宽频带、锐截止,其性能和技术指标接近于目前油田进口的相关仪器。