專利名稱：一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
核測(cè)井技術(shù)是隨著當(dāng)代核技術(shù)的發(fā)展和石油、煤炭、地質(zhì)礦產(chǎn)等對(duì)核測(cè)井技術(shù)發(fā)展的需要而迅速發(fā)展起來(lái)的尖端測(cè)井技術(shù)之一。隨著人工射線源技術(shù)、傳感器技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、信息處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，核測(cè)井技術(shù)也在不斷的發(fā)展，特別是元素俘獲能譜測(cè)井(Flemental Capture Spectroscopy，縮寫(xiě)為ECS)的出現(xiàn)，為解決復(fù)雜儲(chǔ)層巖性識(shí)別、 計(jì)算巖石礦物骨架密度、確定儲(chǔ)層物性參數(shù)、研究沉積環(huán)境和地層對(duì)比等問(wèn)題提供了一種新的解決問(wèn)題的途徑，具有良好的應(yīng)用前景。本世紀(jì)，法國(guó)斯倫貝謝公司向中國(guó)市場(chǎng)推出了新型的地層元素測(cè)井儀器ECS，該儀器利用快中子與地層中的原子核發(fā)生非彈性散射碰撞及熱中子被俘獲的原理，通過(guò)解譜和氧化物閉合模型得到地層中主要造巖元素(Si、Ca、狗、Al、S、Ti、Cl、Cr、Gd等)的相對(duì)百分含量，并應(yīng)用聚類分析、因子分析等方法定量求解地層的礦物含量。元素俘獲能譜測(cè)井解釋的包括3個(gè)核心步驟1)利用各元素標(biāo)準(zhǔn)譜對(duì)地層原始測(cè)量譜進(jìn)行刻度，通過(guò)解譜獲得各種元素的產(chǎn)額；幻基于“氧閉合”原理將元素的產(chǎn)額轉(zhuǎn)化為組成地層巖石的各元素重量百分含量；幻通過(guò)建立地層元素與地層礦物之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系， 將元素的重量百分含量換算成各種礦物的重量百分含量，實(shí)現(xiàn)巖性識(shí)別和巖石骨架參數(shù)計(jì)算的目的。其中的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于如何在實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)井裝置條件下準(zhǔn)確獲得各種元素標(biāo)準(zhǔn)俘伽馬能譜，進(jìn)而對(duì)地層原始測(cè)量譜進(jìn)行刻度，這是建立元素俘獲能譜測(cè)井完整處理解釋方法的基本所在。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)到目前為止，國(guó)際上尚沒(méi)有各種常見(jiàn)造巖礦物在測(cè)井條件下其標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜測(cè)量結(jié)果的公開(kāi)報(bào)道。盡管一些公司在某些非公開(kāi)場(chǎng)合和宣傳材料上展示了諸如硅、鈣和鈦等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜，但經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)這些譜線與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)核數(shù)據(jù)庫(kù)中提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相差較大。在國(guó)內(nèi)，以往的研究雖然在實(shí)驗(yàn)室建立了某幾種元素(如硅、鈣、鐵)的測(cè)量方案和試驗(yàn)方法，但整體缺乏系統(tǒng)性，因而很大程度上制約了元素俘獲能譜測(cè)井測(cè)井技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展和應(yīng)用。同時(shí)，更為關(guān)鍵的是，以往試驗(yàn)裝置中所采用的中子源類型和探測(cè)器的尺寸參數(shù)與元素俘獲能譜測(cè)井實(shí)際井下儀器參數(shù)相差較遠(yuǎn)，難以保證各元素俘獲伽馬能譜測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。因此，建立一套能夠系統(tǒng)測(cè)量各元素俘獲伽馬能譜并最大程度上使得實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置參數(shù)與實(shí)際井下儀器參數(shù)保持一致就顯得尤為重要和迫切。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，可以準(zhǔn)確測(cè)量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的—種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)室、慢化屏蔽體、中子源、樣品臺(tái)、探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺(tái)、探測(cè)器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發(fā)射的快中子；所述樣品臺(tái)設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測(cè)量樣品；所述探測(cè)器設(shè)置在該樣品臺(tái)旁側(cè)，用以瞬發(fā)伽瑪能譜；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過(guò)信號(hào)線與探測(cè)器相連，用以收集并處理探測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對(duì)數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。所述中子源采用Am-Be中子源。所述探測(cè)器采用BGO探測(cè)器。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護(hù)墻，用以隔離放射線；所述數(shù)據(jù)采集處理卡設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，在所述石蠟防護(hù)墻的后側(cè)，受到石蠟防護(hù)墻的隔離保護(hù)。所述慢化屏蔽體呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機(jī)玻璃棒；在該有機(jī)玻璃棒的前端設(shè)置所述中子源；在該有機(jī)玻璃棒的外層圍繞有一聚乙烯層；在該聚乙烯層的外層圍繞有一含硼石蠟層；在該含硼石蠟層外包裹有鋼板；在慢化屏蔽體的射線出口處，與有機(jī)玻璃棒前端相對(duì)位置還設(shè)有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側(cè)，與所述探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體。所述有機(jī)玻璃棒與聚乙烯層之間采用可活動(dòng)設(shè)計(jì)。所述聚乙烯層呈圓柱形，而所述含硼石蠟層呈方形。所述鉛磚屏蔽體的截面為三角形；所述探測(cè)器位于該截面三角形的頂點(diǎn)側(cè)。通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)施例，該測(cè)量裝置中采用的中子源類型和探測(cè)器的尺寸參數(shù)與 ECS實(shí)際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中圖1為該基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為慢化屏蔽體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。圖1為該基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該測(cè)量裝置包括實(shí)驗(yàn)室1、慢化屏蔽體2、中子源3、樣品臺(tái)4、探測(cè)器5、數(shù)據(jù)采集
4處理卡6、數(shù)據(jù)分析終端7。所述慢化屏蔽體2、中子源3、樣品臺(tái)4、探測(cè)器5設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室 1內(nèi)。所述中子源3放置在慢化屏蔽體2內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線。該慢化屏蔽體2，用以慢化Am-Be中子源發(fā)射的快中子以及盡可能的降低對(duì)工作人員的的中子、、輻照劑量。所述樣品臺(tái)4設(shè)置在慢化屏蔽體2的射線出口處，用以放置待測(cè)量樣品。所述探測(cè)器5設(shè)置在該樣品臺(tái)4旁側(cè)，用以瞬發(fā)伽瑪能譜。所述數(shù)據(jù)采集處理卡6通過(guò)信號(hào)線與探測(cè)器5相連，用以收集并處理探測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)分析終端7與數(shù)據(jù)采集處理卡6相連，用以對(duì)數(shù)據(jù)采集處理卡6處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，所述中子源3采用Am-Be中子源，所述探測(cè)器5采用BGO探測(cè)器(即采用 Bi4Ge3O12M料進(jìn)行探測(cè)的探測(cè)器)。這樣，該測(cè)量裝置中所采用的中子源類型和探測(cè)器的尺寸參數(shù)與ECS實(shí)際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。另外，所述數(shù)據(jù)采集處理卡6也可以被設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)室1內(nèi)。同時(shí)，如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)室1內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護(hù)墻9，用以隔離放射線。該數(shù)據(jù)采集處理卡6設(shè)置在石蠟防護(hù)墻9的后側(cè)，受到石蠟防護(hù)墻的隔離保護(hù)。圖2為慢化屏蔽體的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該慢化屏蔽體2呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機(jī)玻璃棒11。在該有機(jī)玻璃棒11的前端設(shè)置所述中子源3。在該有機(jī)玻璃棒11的外層圍繞有一聚乙烯層12。在該聚乙烯層12的外層再圍繞有一含硼石蠟層13。在該含硼石蠟層13外包裹有鋼板14。在慢化屏蔽體2的射線出口處，與有機(jī)玻璃棒11前端相對(duì)位置還設(shè)有Al慢化層16。在慢化屏蔽體2的外側(cè)，與所述探測(cè)器5相對(duì)應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體15，以保護(hù)探測(cè)器5不受中子源發(fā)射的射線干擾。其中，為了方便實(shí)驗(yàn)人員對(duì)中子源位置的調(diào)節(jié)以及對(duì)出于對(duì)實(shí)驗(yàn)人員防護(hù)的目的，所述有機(jī)玻璃棒11與聚乙烯層12之間采用可活動(dòng)設(shè)計(jì)。這樣，實(shí)驗(yàn)人員可以站在慢化屏蔽體2的后側(cè)，通過(guò)移動(dòng)有機(jī)玻璃棒11來(lái)調(diào)節(jié)位于前端中子源3的位置，以將中子源推至與樣品原子核發(fā)生作用熱中子通量最高的位置。所述聚乙烯層12呈圓柱形，而所述含硼石蠟層13呈方形。另外，為了節(jié)省材料并方便調(diào)節(jié)探測(cè)器5的位置，所述鉛磚屏蔽體15的截面被設(shè)計(jì)為三角形。探測(cè)器5位于該截面三角形的頂點(diǎn)側(cè)?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，在測(cè)量開(kāi)始前，中子源被放置在慢化屏蔽體內(nèi)，放置好樣品后通過(guò)移動(dòng)有機(jī)玻璃棒在慢化屏蔽體中的位置可以調(diào)節(jié)放置在有機(jī)玻璃棒前端中子源距離樣品臺(tái)的位置，將中子源推至與樣品原子核發(fā)生作用熱中子通量最高的位置。隨后實(shí)驗(yàn)人員迅速離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，操作數(shù)據(jù)分析終端，開(kāi)始測(cè)量待測(cè)樣品俘獲熱中子的伽馬能譜。測(cè)量一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室退回中子源，取出樣品臺(tái)中的樣品，將空的樣品臺(tái)放回相同位置重復(fù)剛才步驟測(cè)量本底伽馬能譜。測(cè)量完畢后，通過(guò)譜分析軟件扣除該本底伽馬能譜即可得到待測(cè)樣品的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，可以準(zhǔn)確測(cè)量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。本領(lǐng)域技術(shù)人員在此設(shè)計(jì)思想之下所做任何不具有創(chuàng)造性的改造，均應(yīng)視為在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)室、 慢化屏蔽體、中子源、樣品臺(tái)、探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺(tái)、探測(cè)器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發(fā)射的快中子；所述樣品臺(tái)設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測(cè)量樣品；所述探測(cè)器設(shè)置在該樣品臺(tái)旁側(cè)，用以探測(cè)瞬發(fā)伽瑪能譜；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過(guò)信號(hào)線與探測(cè)器相連，用以收集并處理探測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對(duì)數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 所述中子源采用Am-Be中子源。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 所述探測(cè)器采用BGO探測(cè)器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護(hù)墻，用以隔離放射線；所述數(shù)據(jù)采集處理卡設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，在所述石蠟防護(hù)墻的后側(cè)，受到石蠟防護(hù)墻的隔離保護(hù)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于所述慢化屏蔽體呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機(jī)玻璃棒；在該有機(jī)玻璃棒的前端設(shè)置所述中子源；在該有機(jī)玻璃棒的外層圍繞有一聚乙烯層；在該聚乙烯層的外層圍繞有一含硼石蠟層；在該含硼石蠟層外包裹有鋼板；在慢化屏蔽體的射線出口處，與有機(jī)玻璃棒前端相對(duì)位置還設(shè)有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側(cè)，與所述探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體。
6.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 所述有機(jī)玻璃棒與聚乙烯層之間采用可活動(dòng)設(shè)計(jì)。
7.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 所述聚乙烯層呈圓柱形，而所述含硼石蠟層呈方形。
8.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，其特征在于 所述鉛磚屏蔽體的截面為三角形；所述探測(cè)器位于該截面三角形的頂點(diǎn)側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)室、慢化屏蔽體、中子源、樣品臺(tái)、探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；所述樣品臺(tái)設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測(cè)量樣品；所述探測(cè)器設(shè)置在該樣品臺(tái)旁側(cè)；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過(guò)信號(hào)線與探測(cè)器相連，用以收集并處理探測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對(duì)數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該測(cè)量裝置中采用的中子源類型和探測(cè)器的尺寸參數(shù)與ECS實(shí)際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。
文檔編號(hào)G01V5/10GK202256719SQ201120389150
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者蘭長(zhǎng)林, 馮慶付, 姚澤恩, 孔祥忠, 武宏亮, 王克文, 謝芹 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司