伽玛探测器组件和仪器组制造技术

本申请描述了一种用于伽玛探测器组件的柔性动态支撑壳体。该伽玛探测器组件（１１）包括罩在刚性壳体（２２）内的闪光组件（１２）和电子模块（１３）。细长弹簧沿刚性壳体（２２）的长度延伸。弹簧位于一个外柔性壳体内，组成一个外柔性动态支撑壳体。外柔性动态支撑壳体放到机械设备的圆柱形空腔内时，大致为圆柱形外形。闪光组件（１２）包括密封在一个密封的刚性闪光壳体（３７）内的晶体，电子模块（１３）包括一个包含在一个刚性电子模块壳体内的光倍增器。一个包括弹簧和一个内柔性壳体的内柔性动态壳体组件，位于在外侧的刚性壳体和在内侧的密封刚性闪光壳体（３７）和密封刚性电子模块壳体之间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于伽玛探测器组件的柔性动态壳体。
技术介绍
核探测器适用于为各种目的的石油钻探工业领域。有时，伽马探测器和中子探测器伸进井内来记录岩层构造。在测量-钻探和记录-钻探操作中，各种仪器，包括伽玛或核探测器放到一个钻探工具的空腔内而且以实时为基础进行决定性测量再进行钻探。在大部分这些应用中，可用来安装仪表的空间非常有限。先前的专利已经通过更有效地利用伽玛探测器组件内的空间比如在闪光组件内便于较大的探测器放到有用的空间内。然而，传统的方案没有充分考虑探测器如何安装进钻探工具和采矿设备内这样一个重要方面。尤其是，需要使整个探测器部件与冲击和振动隔离，需要给设备中的空腔形状提供机械顺从性，尤其在利用极小空间时需要这样做。基于石油钻探工具的形状和操作要求，钻探工具中核探测器和其它成组器件的典型形状是圆柱形。圆柱形状的光倍增管(photomultipler tube)、圆形光学窗口相对容易安装以及其它条件通常使得探测器作成圆柱形状。近年来的趋势是减小钻探工具的直径，这样一来的结果是安装探测器的空间更小。最直接的效果是需要减小传感器组件和相关电子器件的直径。为了尽可能高地保持探测器的灵敏度，有时增加闪光元件的长度以便增加可以探测伽马射线的面积和体积。空间的缩小与场所一样受到与探测器有关的仪表和计算机模块尺寸的约束。因此，普遍存在一种既能将更多的功能结合到较小的空间内又能保持机械顺从性、热顺从性和可动支撑的需要。可以使核探测器或其他成组器件与设备或机器中的可用空间尺寸基本相同来达到钻探工具或采矿机械中的可用空间的最大利用率。然而，这样一种方法需要精确控制空腔的大小和形状以及探测器的大小和形状。硬件上的这种限制代价太高而且限制了互换性。此外，如果不采取预防措施，则热膨胀率的不同将损坏硬件。传统方法是利用一种形状为套管、缓冲垫或O形环的弹性材料包围在探测器部件上。为了使弹性材料能提供足够的位移以确保需要的目标，同时适应高温下的热膨胀，需要的弹性材料较厚而且占用的空间更多。厚弹性材料容易降低支撑部件的共振频率从而将高能级的振动传递到仪器内。在大多数场合下，需要提供动力隔离，但是该动力隔离又不能产生接近感应振动或冲击的高能级频率的固有共振频率。在一种代表性的方法中采用弹簧的一个主要缺点是，弹簧不能展现出导致在共振频率产生高动力响应的高能级阻尼。阻尼性能高于金属弹簧的扁平合成橡胶有足够的“Q”值，当频率接近共振频率的振动进入探测器部件时，该值将破坏共振响应。先前已经考虑到了需要更大空间这样一种有效方式，即利用平坦、或略微有形的、细长的径向弹簧来提供好的动力隔离和高能级阻尼，以供放大的闪光元件或光倍增管使用。这已经证明在探测器、传感器、电子模块内是有效的。然而，物理限制和操作条件使得在一些可能的情况下难于将这种弹簧安装在伽玛探测器组件部件或成组器件周围。石油钻探工具通常为仪表系统的各个单元提供单独的压力空腔，以防止仪器承受高达25000磅每平方英寸(psi)或更高的压力。为了交换信号，这些空腔内的仪器单元与配线连接。有时，一部分仪器合并成为一个组件，然后该组件被封闭在一个压力腔内。为了最大化地利用设备中的空间，需要将更多的电子元件合并到一个组件内。对于提高内部部件的可靠性来说，仪器组件内部元件的动态支撑和组件周围的动态支撑都很重要。
技术实现思路
本专利技术提供解决上述问题的重要和基本方法。本专利技术涉及一种用于石油钻探或固态矿石开采操作等恶劣环境中检测和量化核辐射的电-光装置和其它电子仪器和仪表设备。更具体地，本专利技术涉及最大限度地利用可安装核探测器或其他仪表设备的空间。这里描述的一种柔性动态壳体允许一种装置能够适应安装该装置的空腔的几何和热动力特性，从而该装置可以有效地与破坏性的振动和冲击隔离。使得安装更容易、方便。以这种方式支撑的设备因受到更柔软的支撑而可望获得较长的寿命。柔性动态壳体采用具有可预测的、可重复的机械特性的金属弹簧。这种弹簧的厚度比提供等量动力隔离所需要的合成橡胶薄得多。此外，这种弹簧不像合成橡胶那样受温度的影响。当温度升高到150到200摄氏度范围或更高时，合成橡胶的膨胀引起其在收纳它的空间内受到压迫，导致动力特性发生改变。柔性动态壳体采用的金属弹簧的特性很少受温度的影响，而且长时间在高温下不会退化或变形。用于钻探工具和某些其他应用比如采矿应用中的核探测器部件或仪器组的典型形状是圆柱形。线性弹簧沿探测器长度布置而且放在探测器和放探测器的空间之间，这是一种解决一些已知问题的有效方法。这种弹簧提供需要的冲击和振动隔离，提供探测器形状或空腔的微小变化之间的顺从性，为不同热膨胀引起的几何变化提供顺从性。柔性动态壳体的另一个优点是，支撑是沿组件的长度分布，因此在大的冲击和振动期间减小了弯曲和剪切力。从下面结合附图对本专利技术最佳实施例的详细描述中可以更容易理解上述这些和其它优点、特征。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例作出的在柔性动态壳体内的伽玛探测器组件的横截侧视图。图2是沿图1中II-II线的剖面图。图3是沿图1中III-III线的剖面图。图4是装在一个机器或工具腔内的柔性动态壳体内部的图2中的闪光组件的剖面图。图5是在装进一个机器或工具腔内的柔性动态壳体内部的图1的电子器件组的剖面图。具体实施例方式参考图1，伽玛探测器组件11包括两个主要部件，即一个闪光组件12和一个电子模块13。一个光学窗口4容许闪光组件12中的闪烁现象产生的光线进入电子模块13。电脉冲形成在电子模块13内，这些脉冲在此被调节、测量、分级、计算、分析，逻辑判断通过电缆14送给操作者和采矿设备中的其它装置。如图所示，一个已知的光倍增管5和一个已知的电子器件组6是电子模块13的组成部分并且由一个密封的刚性电子模块壳体8保护起来与环境隔开。按照惯例，由一个螺母10提供加压密封，它压迫密封管9将引出的电缆14周围密封起来。位于电子模块13外围的是一个内柔性动态壳体部件23，它包括若干弹簧21和一个内柔性壳体35(图3)。内柔性动态壳体部件23位于密封的刚性电子模块壳体8和刚性壳体22之间。在本实施例中，伽玛探测器组件11装在刚性壳体22内，这一点在图2-3中表示得更加清楚。而刚性壳体22已经装进一个包括弹簧21和一个外柔性壳体27的外柔性动态壳体部件20内。如图2和4所示，窗口29设在工具36内从而伽玛射线31可以进入闪光组件12中。刚性壳体22内的专用窗口45与工具36上的窗口29对齐呼应以免阻挡伽玛射线31穿过刚性壳体22的厚壁。同样的道理，在闪光组件12的这一部分省略了弹簧21，换句话说，可以使闪光组件12和进入的伽玛射线31之间的金属量最少。闪光组件12包括闪烁晶体1，或者能够通过辐射闪光的其它装置，它包在一个密封的刚性闪光壳体37内(图2)。刚性闪光壳体37有窗口40与窗口29对应。直接包围密封壳体37内的闪光晶体1的可以是一个像弹性材料、陶制材料或其它公知的支撑介质一样的反射外罩。闪光晶体1以及反射外罩、弹性材料或其它支撑介质密封在刚性闪光壳体37内。密封的刚性闪光壳体37和刚性壳体22之间是内柔性动态壳体部件23。参考图2，可以看到盖住窗口29的那部分壳体27和35实际上分别与刚性壳体22和密封的刚性闪光壳体37接触，因为在该区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伽玛探测器组件，当它装到一个结构内时具有大致为圆柱形的外形，它包括：　　　　一个闪光组件，该闪光组括：一个密封在一个刚性闪光壳体内的闪光元件，和一个窗口；　　　　一个电子模块，它包括一个包含在一个刚性电子模块壳体内的光倍增器，并且通过所述窗口与所述闪光元件光学耦合；　　　　多个内部的独立的、细长弹簧，包围所述刚性闪光壳体和所述刚性电子模块壳体，每个所述细长弹簧基本沿所述刚性闪光和电子模块壳体的整个长度纵向延伸；和　　　　一个包围所述多个内部的、独立的细长弹簧的内柔性壳体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉里D弗雷德里克，德怀特梅德利，
申请(专利权)人：路透斯托克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]