CN101845948A - 辐射探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种包括仪器壳体(24)的辐射探测器(20)。仪器壳体(24)具有基本圆柱形的管状形状。辐射传感器(42)响应于所探测的辐射而产生信号。辐射传感器(42)可定位在仪器壳体(24)中。信号处理器(44)可操作地与辐射传感器(42)连接。信号处理器(44)接收来自辐射传感器(42)的信号，并依据所接收的信号而产生电信号。信号处理器(44)可定位在仪器壳体(24)中。柔性套管(22)将辐射传感器(42)和信号处理器(44)中的至少一个支撑在仪器壳体(24)中。柔性套管(22)包括基本圆柱形部分(60)和用于与圆柱形部分相接合并相互支撑作用的同轴延伸的多边形部分(62)。
Description
技术领域
本发明大致涉及辐射探测器。具体地说，本发明涉及一种用于辐射探测器构件的柔性支撑机构和检修辐射探测器的方法。
背景技术
在钻井工业中已经知晓辐射探测器用于在钻探应用的同时进行测井和测量。当辐射探测器包含到用于油井、气井和水井钻探的工具串的测井仪中时，测井仪确定、定位和区分沿着井身的地质构造。用于油井的工具串和测井仪时常暴露于苛刻的操作环境中，包括175℃至200℃范围内的温度和10,000至20,000psi范围内的压力以及严重的冲击和振动。
已知的辐射探测器包括联接在光电倍增管上的闪烁体。辐射，例如由井附近的地质构造所放射的伽玛射线被闪烁体转换成光，并引导至光电倍增管中。光电倍增管将光转换成放大的电信号。然后放大的电信号由监测电子装置作为闪烁体探测的辐射的函数来测量并使用。
辐射探测器的构件是设备的灵敏器件。构件通常安装在壳体中，以承受其所暴露的苛刻的操作环境。辐射探测器的构件还需要周期性的单独检查，以保证其在其服务寿命期间提供正确且可重复的信息。然而，已经发现通常已知的安装***不允许其自身构件被轻易拆卸和分离。还已经发现拆卸可能损伤辐射探测器的构件、支撑辐射探测器的壳体以及安装***本身。
因此有利的是提供一种辐射探测器，其能够承受所暴露的苛刻的操作环境同时允许容易地拆卸，以便在对辐射探测器的构件造成最小损伤或无损伤的条件下进行检查和修理。
发明内容
本发明的一个方面是一种包括仪器壳体的辐射探测器。仪器壳体具有基本圆柱形的管状形状。辐射传感器响应于所探测的辐射而产生信号。辐射传感器可定位在仪器壳体中。信号处理器可操作地与辐射传感器连接。信号处理器接收来自辐射传感器的信号，并依据所接收的信号而产生电信号。信号处理器可定位在仪器壳体中。柔性套管(flex-sleeve)将辐射传感器和信号处理器中的至少一个支撑在仪器壳体中。柔性套管包括基本圆柱形部分和用于与圆柱形部分接合并相互支撑作用的同轴延伸的多边形部分。
本发明的另一方面是一种包括仪器壳体的辐射探测器。仪器壳体具有基本圆柱形的管状形状。辐射闪烁体传感器包括用于依据所探测的辐射而产生光信号的晶体材料。辐射闪烁体传感器可定位在仪器壳体中。光电倍增管可操作地与辐射闪烁体传感器连接。光电倍增管接收来自辐射闪烁体传感器的光信号，并依据所接收的光信号而产生电信号。光电倍增管可定位在仪器壳体中。柔性套管将辐射闪烁体传感器和光电倍增管支撑在仪器壳体中。柔性套管包括基本圆柱形部分和用于与圆柱形部分接合并相互支撑作用的同轴延伸的多边形部分。
本发明的又一方面是一种检查和检修辐射探测器的方法，辐射探测器具有将辐射闪烁体传感器和光电倍增管支撑在管状仪器壳体中的柔性套管。柔性套管具有基本圆柱形部分，该圆柱形部分径向地定位在相对较短长度的多边形部分的内侧。该方法包括在不损坏仪器壳体的条件下从仪器壳体中移去柔性套管、辐射闪烁体传感器和光电倍增管的步骤。从柔性套管中移去辐射闪烁体传感器和光电倍增管。对于辐射闪烁体传感器和光电倍增管检查可用性。如果在检查步骤期间确定辐射闪烁体传感器和光电倍增管的任一个不可用时，则更换辐射闪烁体传感器和光电倍增管中的一个。在柔性套管中更换辐射闪烁体传感器和光电倍增管。在不对仪器壳体造成损伤的条件下将柔性套管、可用的辐射探测器和可用的光电倍增管安装在仪器壳体中。
附图说明
当参照附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面和优势，其中：
图1是局部剖切的侧视图，其显示了根据本发明一个方面的处于仪器壳体中的辐射探测器；
图2是图1中所示的辐射探测器的侧视图；
图3是图1和图2中所示的辐射探测器的柔性套管的放大的侧视图；
图4是大致沿着图3中的线4-4得到的柔性套管的端视图；
图5是图3中所示的柔性套管的一部分的透视图；
图6是图1中所示的辐射探测器的分解透视图；以及
图7是用来制造辐射探测器的柔性套管的片材的平面图。
标号列表
20辐射探测器；22柔性套管；24仪器壳体；42辐射闪烁体传感器；44光电倍增管；46槽；48电子模块；60圆柱形部分；62多边形部分；64顶点；66平面；80圆柱形突出部；82凸缘；84转角；
具体实施方式
图1-2中显示了根据本发明一个方面的辐射探测器20。辐射探测器20可用于探测和测量来自各种来源和各种应用中的伽玛辐射的水平或能量。辐射探测器20包括根据本发明的一个方面的柔性套管22，其将辐射探测器安装并支撑在仪器壳体24中。仪器壳体24是管状的，并具有基本圆柱形的外表面。仪器壳体24由任何合适的材料制成，例如金属，包括铜铍合金、因科镍合金或不锈钢。仪器壳体24保护辐射探测器20免于受到辐射探测器所操作的苛刻环境的影响。
辐射探测器20包括主要操作构件，例如辐射闪烁体传感器组件42(图6)、光电倍增管组件44和电子模块组件48。辐射闪烁体传感器42具有基本圆柱形的形状。辐射闪烁体传感器42包括晶体(未显示)，用于例如当探测或感测到某一水平或能量的辐射时产生指示闪烁事件的信号。例如，通过辐射闪烁体传感器42的晶体闪烁体依据所探测的辐射将辐射(例如伽玛射线)转换成光。例如，晶体可以是圆柱形的掺杂了铊的碘化钠晶体(NaI(Tl))。仍然是作为示例，晶体可具有一英寸的直径，并且长度可达到五英寸。辐射闪烁体传感器42可包括其它能够由辐射发生闪烁的装置。
如已知的那样，辐射闪烁体传感器42的晶体依据所探测的辐射而通过与晶体相互作用的某些辐射产生光信号。例如，依据传送至辐射闪烁体传感器42上的伽玛辐射的存在和数量而产生光信号。辐射闪烁体传感器42还包括用于支撑晶体的闪烁体壳体。闪烁体壳体可由任何合适的材料制成，例如钛、预制铝或不锈钢。辐射闪烁体传感器42还可包括定位在闪烁体壳体和晶体之间的支撑结构。
已知晶体相对较脆且易碎。将晶体辐射闪烁体传感器42恰当地支撑在闪烁体壳体中并且将辐射探测器20恰当地支撑在仪器壳体24中以防止在使用期间对晶体造成损伤是非常重要的。已知晶体在其服务寿命期间对于其所暴露的温度、压力、冲击和振动可能起反应。因而，需要其本身周期性地检查辐射闪烁体传感器42以确定其是否仍然是可用的。
光电倍增管44在形状上是基本圆柱形的。光电倍增管44轴向定位在辐射探测器20中的辐射闪烁体传感器42附近。光电倍增管44可操作地并可电连接在辐射闪烁体传感器42的晶体上。光电倍增管44接收来自晶体的光信号，并依据所接收的光信号而产生电信号。光电倍增管44包括用于从辐射闪烁体传感器42的晶体接收光信号的光电探测器以及用于处理电信号的电子装置。
光电倍增管44可以是若干种已知的光电倍增管组件中的任一个。在所示的示例中，光电倍增管44具有与辐射闪烁体传感器42基本相同的外径。
光电倍增管44包括支撑光电倍增管的管壳体。管壳体可由任何合适的材料制成，例如钛、预制铝或不锈钢。辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44在其外表面中可具有槽46，用于容纳来自电子模块48的线或电缆。光电倍增管44还可包括在管壳体中支撑光电探测器的结构。
辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44受到仪器壳体24的保护，以免于受到苛刻的操作环境的影响。柔性套管22将辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44以这样一种方式支撑在仪器壳体24中，即最大限度地减小从仪器壳体24传递至辐射探测器20的冲击和振动。根据本发明一个方面的柔性套管22还允许对辐射探测器20的相对容易的安装和取出，使得对仪器壳体24、辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44造成最小损伤或没有损伤。
柔性套管22包括圆柱形部分60(图3-6)和多边形部分62。圆柱形部分60优选与多边形部分62整体地形成为单件(one piece)。圆柱形部分60与多边形部分62接合并相互作用，以便相对于仪器壳体24支撑辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44。多边形部分62与圆柱形部分60同轴地且围绕圆柱形部分60的至少一部分而延伸。
圆柱形部分60具有与辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44的外径基本相等的内径。多边形部分62具有与仪器壳体24的内径基本相等的最外部尺寸。多边形部分62具有在相邻的平面66之间的多边形部分的最外部尺寸上形成的多个顶点64(图4-5)。所示的方面具有九个顶点64和八个全平面66。很明显的是可提供任意合适数量的顶点64。多边形部分62的顶点64与仪器壳体24的内表面接合，以便将辐射探测器20定位并支撑在仪器壳体中。柔性套管22被压缩在仪器壳体24中，以便预加载柔性套管弹簧作用，并提供由于摩擦而引起的轴向阻尼。辐射探测器20的最大灵敏度时常需要最大限度地增加辐射闪烁体传感器42的直径，同时最大限度地减小定位在辐射闪烁体传感器和仪器壳体24之间用于支撑辐射探测器并使其振动和冲击衰减的材料。
圆柱形部分60具有沿着与柔性套管22的纵向中心轴线A平行的方向得到长度L1(图3)。多边形部分62具有沿着与柔性套管22的纵向中心轴线A平行的方向得到的长度L2(图3)，L2小于圆柱形部分60的长度L1。因而柔性套管22具有一对从轴向相对端部延伸出来的圆柱形突出部80(图3和图5)。这些圆柱形突出部80与辐射探测器20的相应的凸缘82相接合。
将辐射探测器20安装在仪器壳体24中会导致轴向力，其将被柔性套管22的圆柱形部分60所吸收。没有装配力将传递至多边形部分62上，该装配力可能使多边形部分变形或弯曲。因而，在拆卸操作期间，如果需要，不变形的多边形部分62容许相对容易地从仪器壳体移除辐射探测器20，以用于检查和修理。多边形部分62形成为在辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和仪器壳体24的内径之间起到多个片簧的作用。多边形部分62的片簧作用的支撑和弹性沿着辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44的长度得以伸展。整体圆柱形部分60跨越了辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44的外径上的任何特征。这容许所包含的辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和电子模块48的坚固的悬挂(consistent suspension)。
柔性套管22优选由基本平的单件合适的弹性片材22p(图7)，例如硬化的不锈钢制成。作为示例，单件22p优选具有大约0.004英寸的厚度，但可具有任何合适的厚度。单件22p经过去毛刺，并且断去转角84，从而在得到的柔性套管22中不存在可能抓伤仪器壳体24的内表面的尖锐的边缘或转角。
组成多边形部分62的单件22p的区域62p优选具有合适的减摩擦材料(未显示)，该合适的减摩擦材料将施加在柔性套管22的外表面上。这种减摩擦材料的施加可发生在形成柔性套管22的最终结构之前或之后。一种这样的合适的减摩擦材料是聚四氟乙烯(PTFE)。柔性套管22的外表面上的减摩擦材料容许柔性套管在安装和取出期间在仪器壳体24的内径中旋转时保持静止在辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和电子模块48上。减摩擦材料可喷涂并可只施加于将形成与仪器壳体24接触的顶点64的区域。作为备选，减摩擦材料可施加于仪器壳体24的内表面上。
作为示例，单件22p在均匀间隔开的位置64p处进行弯曲，其将形成顶点64，并在相邻的顶点之间确立平面66。多边形部分62仍然没有处于其最终的形态下。然后形成圆柱形部分60。然后将多边形部分62包绕在圆柱形部分60周围。应该懂得可使用其它工艺和顺序来形成柔性套管22的部分。
本发明的另一方面是一种检查和检修辐射探测器20的方法。辐射探测器20如上所述构造而成。辐射探测器20具有用于在管状的仪器壳体24中支撑辐射闪烁体传感器42和光电倍增管44的柔性套管22。柔性套管22具有基本圆柱形部分60，其定位在相对较短长度的多边形部分62的径向内侧。
该方法包括从仪器壳体24移去整个辐射探测器20。这通过从仪器壳体24轴向地将作为组件的辐射探测器20的柔性套管22、辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和电子模块48移去来完成。因为使用了根据本发明的一个方面的辐射探测器20，所以避免了对仪器壳体24的损伤。
从辐射探测器20的柔性套管22中移去辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和电子模块48。辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和电子模块48被分开，并各自测试可用性。如果在测试/检查步骤期间确定任何一个不可用时，那么就更换辐射闪烁体传感器42、光电倍增管44和/或电子模块48。可用的辐射闪烁体传感器42、可用的光电倍增管44和电子模块48重新放置在柔性套管22中。如果认为柔性套管不可用时，那么可使用新的柔性套管。将辐射探测器20的柔性套管22、可用的辐射闪烁体传感器42、可用的光电倍增管44和可用的电子模块48安装在仪器壳体24中，而不会对仪器壳体造成损伤。
虽然已经以各种特定的实施例描述了本发明，但是本领域中的技术人员应该认识到，本发明超出了具体公开的实施例之外而延伸至其它备选实施例和/或所公开的***、技术和其明显改型及等效装置的用途。本发明公开的范围不应受到上述特定的公开的实施例的限制。
Claims (8)
1.一种辐射探测器(20)，包括：
仪器壳体(24)，所述仪器壳体具有基本圆柱形的管状形状；
辐射传感器(42)，用于响应所探测的辐射而产生信号，所述辐射传感器可定位在所述仪器壳体(24)中；
信号处理器(44)，所述信号处理器(44)可操作地与所述辐射传感器(42)连接，并用于接收来自所述辐射传感器的信号，并且依据所接收的信号而产生电信号，所述信号处理器可定位在所述仪器壳体(24)中；和
柔性套管(22)，用于将所述辐射传感器(42)和所述信号处理器(44)中的至少一个支撑在所述仪器壳体(24)中，所述柔性套管包括基本圆柱形部分(60)和用于与所述圆柱形部分接合并相互支撑作用的同轴延伸的多边形部分(62)。
2.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)的所述圆柱形部分(60)和所述多边形部分(62)由单件弹性片材形成。
3.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)的所述圆柱形部分(60)和所述多边形部分(62)的其中一个围绕所述柔性套管的所述圆柱形部分和所述多边形部分中的另一个的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)的所述圆柱形部分(60)径向地定位在所述柔性套管的所述多边形部分(62)中。
5.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)将所述辐射传感器(42)和所述信号处理器(44)支撑在所述仪器壳体(24)中。
6.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)的所述圆柱形部分(60)比所述柔性套管的所述多边形部分(62)长。
7.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，还包括在所述柔性套管(22)的所述多边形部分(62)和所述仪器壳体(24)的其中一个的至少一部分上的减摩擦材料。
8.根据权利要求1所述的辐射探测器(20)，其特征在于，所述柔性套管(22)的所述多边形部分(62)不存在在所述柔性套管(22)和所述仪器壳体(24)之间的相对运动期间可能会损伤所述仪器壳体(24)的尖锐的边缘和毛刺。
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