CN107356981A - 中子发生器探测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中子发生器探测***，包括中子发生器主体机构、导向设备、监控摄像头和自动诊断设备，所述中子发生器机构用于产生快中子脉冲，所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲，所述监控摄像头用于朝向所述中子发生器机构进行拍摄，以获得中子发生器图像，所述自动诊断设备与所述中子发生器机构连接，用于对所述中子发生器机构的各个参数进行状态分析，其中，所述自动诊断设备输出状态异常的参数的相关信息。通过本发明，能够优化中子发生器的探测结构。
Description
技术领域
本发明涉及中子设备领域，尤其涉及一种中子发生器探测***。
背景技术
中子以聚集态存在于中子星(中子星是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星***之后，可能成为的少数终点之一)中。太阳系里的中子主要存在于各种原子核中，元素的β衰变就是该元素中的中子释放一个电子变成上一个元素序列元素的一种变化。
中子可根据其速度而被分类。高能(高速)中子具电离能力，能深入穿透物质。中子是唯一一种能使其他物质具有放射性之电离辐射的物质。此过程被称为“中子激发”。“中子激发”被医疗界，学术界及工业广泛应用于生产放射性物质。
高能中子可以在空气中行进极长距离。中子辐射需要以富有氢核之物质掩蔽，例如混凝土和水。核反应堆是常见之中子放射源，以水作为有效之中子掩蔽物。
随着中子发生器的研发成功，人们逐步将视野投入到中子发生器能够应用到的各个领域，例如，地层孔隙内填充的流体类型的鉴定领域，然而，目前的中子发生器的结构不够成熟且无法提供鉴定地层孔隙内填充的流体类型的有效技术手段。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种中子发生器探测***，通过对中子发生器内部的各个重要部件进行设计上的改进，从而在整体上提高中子发生器的工作性能，更为重要的是，建立了一套能够准确鉴定地层孔隙内填充的流体类型的鉴定机制。
根据本发明的一方面，提供了一种中子发生器探测***，所述***包括中子发生器主体机构和导向设备，所述中子发生器机构用于产生快中子脉冲，所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲。
更具体地，在所述中子发生器探测***中，还包括：监控摄像头，用于朝向所述中子发生器机构进行拍摄，以获得中子发生器图像。
更具体地，在所述中子发生器探测***中，还包括：自动诊断设备，与所述中子发生器机构连接，用于对所述中子发生器机构的各个参数进行状态分析；其中，所述自动诊断设备输出状态异常的参数的相关信息。
更具体地，在所述中子发生器探测***中，还包括：远程通信设备，与所述监控摄像头连接，用于接收所述中子发生器图像，并将所述中子发生器图像无线发送给远程的数据处理服务器。
更具体地，在所述中子发生器探测***中，还包括：
密度检测设备，设置在所述导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；
流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；所述中子发生器主体机构包括离子源、保护外壳、加速电极、靶片和无氧铜靶托，所述离子源、所述加速电极和所述靶片都设置在所述保护外壳内，所述离子源设置在所述保护外壳的左侧，所述靶片设置在所述保护外壳的右侧，所述加速电极设置在所述离子源和所述靶片之间，所述无氧铜靶托用于封闭所述保护外壳的右端，所述无氧铜靶托与所述靶片连接；
所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；
其中，所述离子源包括阳极、阴极、对阴极、引出极、第一电源和第二电源，所述阳极由上下两个磁极组成，所述阴极设置在所述阳极的左侧，所述对阴极设置在所述阳极的右侧，所述引出极设置在所述对阴极的右侧，所述第一电源的正端与所述阳极的下方磁极连接，所述第一电源的负端与所述引出极连接，所述第二电源的正端与所述第一电源的负端连接，所述第二电源的负端与所述引出极连接，所述阴极还与所述对阴极连接；在所述离子源内，工作气体由所述阳极输入，电子由所述阴极输入，从所述阴极输入的电子一部分经由所述阳极加速后到达所述对阴极，另外一部分在所述阴极和所述对阴极之间震荡，所述引出极用于引出到达所述对阴极的工作气体；所述离子源中形成的轴向磁场迫使电子做螺旋运动以使得电子经历长路程从所述阴极到所述对阴极，增加工作气体中原子和分子的碰撞几率；所述靶片为氚钛靶片，包括靶片衬底、钛膜、钼靶片主体，所述靶片衬底由0.5毫米的钼材料制作而成，直径为40毫米，在所述靶片衬底的中心的直径为15毫米的圆形区域上镀有钛膜，所述钼靶片主体经过真空密封安装在与所述靶片连接的无氧铜靶托上；所述无氧铜靶托包括冷水入口和冷水出口，冷水水流从所述冷水入口流入所述无氧铜靶托，从所述冷水出口流出所述无氧铜靶托，用于冷却所述靶片；所述远程通信设备还与所述自动诊断设备连接，用于接收状态异常的参数的相关信息，并将状态异常的参数的相关信息无线发送给远程的数据处理服务器。
更具体地，在所述中子发生器探测***中：所述远程通信设备为4G通信设备或3G通信设备中的一种。
更具体地，在所述中子发生器探测***中：所述监控摄像头为全景摄像头，捕获的中子发生器图像为超清图像。
更具体地，在所述中子发生器探测***中：所述远程通信设备还与所述流体类型确定设备连接，用于接收目标流体类型，并将目标流体类型无线发送给远程的数据处理服务器。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的中子发生器探测***的结构方框图。
附图标记：1中子发生器主体机构；2导向设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的中子发生器探测***的实施方案进行详细说明。
快中子是指在核裂变反应中产生的自由中子，其动能很高，对应的速度约为14000千米/秒，相当于光速的5％。他们被称作快中子，以区别于热中子和宇宙射线或者加速器中产生的高能中子。快中子可以通过中子慢化过程转变为热中子。中子慢化主要依靠减速剂。在核反应堆中，通常使用重水、轻水、或石墨来使中子减速。
目前的中子发生器的设计模式陈旧且普适性不高，无法有效拓展其应用领域。为了克服上述不足，本发明搭建了一种中子发生器探测***，具体实施方案如下。
图1为根据本发明实施方案示出的中子发生器探测***的结构方框图，所述***包括中子发生器主体机构和导向设备。
其中，所述中子发生器机构用于产生快中子脉冲，所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲。
接着，继续对本发明的中子发生器探测***的具体结构进行进一步的说明。
在所述中子发生器探测***中，还包括：
监控摄像头，用于朝向所述中子发生器机构进行拍摄，以获得中子发生器图像。
在所述中子发生器探测***中，还包括：
自动诊断设备，与所述中子发生器机构连接，用于对所述中子发生器机构的各个参数进行状态分析；
其中，所述自动诊断设备输出状态异常的参数的相关信息。
在所述中子发生器探测***中，还包括：
远程通信设备，与所述监控摄像头连接，用于接收所述中子发生器图像，并将所述中子发生器图像无线发送给远程的数据处理服务器。
在所述中子发生器探测***中，还包括：
密度检测设备，设置在所述导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；
地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；
流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；
所述中子发生器主体机构包括离子源、保护外壳、加速电极、靶片和无氧铜靶托，所述离子源、所述加速电极和所述靶片都设置在所述保护外壳内，所述离子源设置在所述保护外壳的左侧，所述靶片设置在所述保护外壳的右侧，所述加速电极设置在所述离子源和所述靶片之间，所述无氧铜靶托用于封闭所述保护外壳的右端，所述无氧铜靶托与所述靶片连接；
所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；
其中，所述离子源包括阳极、阴极、对阴极、引出极、第一电源和第二电源，所述阳极由上下两个磁极组成，所述阴极设置在所述阳极的左侧，所述对阴极设置在所述阳极的右侧，所述引出极设置在所述对阴极的右侧，所述第一电源的正端与所述阳极的下方磁极连接，所述第一电源的负端与所述引出极连接，所述第二电源的正端与所述第一电源的负端连接，所述第二电源的负端与所述引出极连接，所述阴极还与所述对阴极连接；
其中，在所述离子源内，工作气体由所述阳极输入，电子由所述阴极输入，从所述阴极输入的电子一部分经由所述阳极加速后到达所述对阴极，另外一部分在所述阴极和所述对阴极之间震荡，所述引出极用于引出到达所述对阴极的工作气体；所述离子源中形成的轴向磁场迫使电子做螺旋运动以使得电子经历长路程从所述阴极到所述对阴极，增加工作气体中原子和分子的碰撞几率；
其中，所述靶片为氚钛靶片，包括靶片衬底、钛膜、钼靶片主体，所述靶片衬底由0.5毫米的钼材料制作而成，直径为40毫米，在所述靶片衬底的中心的直径为15毫米的圆形区域上镀有钛膜，所述钼靶片主体经过真空密封安装在与所述靶片连接的无氧铜靶托上；所述无氧铜靶托包括冷水入口和冷水出口，冷水水流从所述冷水入口流入所述无氧铜靶托，从所述冷水出口流出所述无氧铜靶托，用于冷却所述靶片；
其中，所述远程通信设备还与所述自动诊断设备连接，用于接收状态异常的参数的相关信息，并将状态异常的参数的相关信息无线发送给远程的数据处理服务器。
在所述中子发生器探测***中：
所述远程通信设备为4G通信设备或3G通信设备中的一种。
在所述中子发生器探测***中：
所述监控摄像头为全景摄像头，捕获的中子发生器图像为超清图像。
在所述中子发生器探测***中：
所述远程通信设备还与所述流体类型确定设备连接，用于接收目标流体类型，并将目标流体类型无线发送给远程的数据处理服务器。
另外，所述监控摄像头包括CMOS图像传感器。CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理***。
1963年Morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。
CMOS图像传感器具有以下几个优点：1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。3)、***复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化***硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，CMOS图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。
采用本发明的中子发生器探测***，针对现有技术中难以准确鉴定地层孔隙内填充的流体类型的技术问题，在改造现有技术中中子发生器内部架构的基础上，搭建了包括密度检测设备、地层宏观俘获截面值测量设备和流体类型确定设备的流体类型检测机制，同时还引入了自诊断设备、视频监控设备以及无线通信设备，一方面，解决了上述技术问题，另一方面，保障了中子发生器的安全运行。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种中子发生器探测***，包括中子发生器主体机构和导向设备，所述中子发生器机构用于产生快中子脉冲，所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲。
2.如权利要求1所述的中子发生器探测***，其特征在于，还包括：
监控摄像头，用于朝向所述中子发生器机构进行拍摄，以获得中子发生器图像。
3.如权利要求2所述的中子发生器探测***，其特征在于，还包括：
自动诊断设备，与所述中子发生器机构连接，用于对所述中子发生器机构的各个参数进行状态分析；
其中，所述自动诊断设备输出状态异常的参数的相关信息。
4.如权利要求3所述的中子发生器探测***，其特征在于，还包括：
远程通信设备，与所述监控摄像头连接，用于接收所述中子发生器图像，并将所述中子发生器图像无线发送给远程的数据处理服务器。
5.如权利要求4所述的中子发生器探测***，其特征在于，还包括：
密度检测设备，设置在所述导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；
地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；
流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；
所述中子发生器主体机构包括离子源、保护外壳、加速电极、靶片和无氧铜靶托，所述离子源、所述加速电极和所述靶片都设置在所述保护外壳内，所述离子源设置在所述保护外壳的左侧，所述靶片设置在所述保护外壳的右侧，所述加速电极设置在所述离子源和所述靶片之间，所述无氧铜靶托用于封闭所述保护外壳的右端，所述无氧铜靶托与所述靶片连接；
所述导向设备耦合所述中子发生器主体机构以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；
其中，所述离子源包括阳极、阴极、对阴极、引出极、第一电源和第二电源，所述阳极由上下两个磁极组成，所述阴极设置在所述阳极的左侧，所述对阴极设置在所述阳极的右侧，所述引出极设置在所述对阴极的右侧，所述第一电源的正端与所述阳极的下方磁极连接，所述第一电源的负端与所述引出极连接，所述第二电源的正端与所述第一电源的负端连接，所述第二电源的负端与所述引出极连接，所述阴极还与所述对阴极连接；
其中，在所述离子源内，工作气体由所述阳极输入，电子由所述阴极输入，从所述阴极输入的电子一部分经由所述阳极加速后到达所述对阴极，另外一部分在所述阴极和所述对阴极之间震荡，所述引出极用于引出到达所述对阴极的工作气体；所述离子源中形成的轴向磁场迫使电子做螺旋运动以使得电子经历长路程从所述阴极到所述对阴极，增加工作气体中原子和分子的碰撞几率；
其中，所述靶片为氚钛靶片，包括靶片衬底、钛膜、钼靶片主体，所述靶片衬底由0.5毫米的钼材料制作而成，直径为40毫米，在所述靶片衬底的中心的直径为15毫米的圆形区域上镀有钛膜，所述钼靶片主体经过真空密封安装在与所述靶片连接的无氧铜靶托上；所述无氧铜靶托包括冷水入口和冷水出口，冷水水流从所述冷水入口流入所述无氧铜靶托，从所述冷水出口流出所述无氧铜靶托，用于冷却所述靶片；
其中，所述远程通信设备还与所述自动诊断设备连接，用于接收状态异常的参数的相关信息，并将状态异常的参数的相关信息无线发送给远程的数据处理服务器。
6.如权利要求5所述的中子发生器探测***，其特征在于：
所述远程通信设备为4G通信设备或3G通信设备中的一种。
7.如权利要求6所述的中子发生器探测***，其特征在于：
所述监控摄像头为全景摄像头，捕获的中子发生器图像为超清图像。
8.如权利要求7所述的中子发生器探测***，其特征在于：
所述远程通信设备还与所述流体类型确定设备连接，用于接收目标流体类型，并将目标流体类型无线发送给远程的数据处理服务器。
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