[1]Блок излучателя нейтронов относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, предназначенным для проведения геофизических исследований нефтяных, газовых и рудных скважин.
[2]Известен малогабаритный генератор нейтронов (см., например, Геофизическая аппаратура. Недра, вып.43, 1970 г., с.132-146), содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включенном между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора.
[3]Этот малогабаритный генератор нейтронов питается от импульсного высоковольтного источника напряжения питания.
[4]Наиболее близким к предложенному является скважинный импульсный нейтронный генератор (см., например, патент РФ №71804, кл. G21G 4/02, 2007), содержащий нейтронную трубку и схему питания нейтронной трубки, состоящую из конденсатора накопительного, двух высоковольтных трансформаторов, соединенных между собой механически и электрически с помощью резьбовых электрических контактов, нейтронная трубка и высоковольтный источник питания нейтронной трубки помещены в полый тонкостенный экран, между высоковольтным источником питания и тонкостенным экраном расположен электроизоляционный каркас из твердого диэлектрика и температурный компенсатор, выполненный в виде сильфона, все элементы выполнены в виде тел вращения и размещены в герметичном корпусе.
[5]В известном импульсном нейтронном генераторе электропитание нейтронной трубки импульсное, формируется высоковольтными элементами (высоковольтными конденсаторами и трансформаторами), расположенными внутри полого тонкостенного экрана, находящегося под потенциалом корпуса. Внутри тонкостенного экрана по всей длине выступает острая кромка, обращенная в сторону высоковольтных узлов, что при включенном нейтронном генераторе может привести к увеличению напряженности электрического поля и в дальнейшем к электрическому пробою электроизоляционного каркаса.
[6]Соединение всех элементов источника питания нейтронной трубки с помощью резьбовых электрических контактов требует дополнительных затрат времени при сборке и разборке нейтронных генераторов.
[7]Кроме того, в известном нейтронном генераторе температурный компенсатор выполнен на сильфоне, служащем для компенсации изменяемого объема нейтронного генератора при изменении температуры. Для обеспечения термокомпенсации в широком диапазоне температур необходимо изменять размеры сильфона в широких пределах, что приводит к существенному увеличению габаритов и массы нейтронного генератора.
[8]Предложенный блок излучателя нейтронов решает задачу повышения надежности работы в широком диапазоне температур, уменьшения габаритов и массы.
[9]Для этого в блоке излучателя нейтронов, содержащем нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки с высоковольтным трансформатором на входе и температурный компенсатор, причем все элементы выполнены в виде тел вращения и размещены в герметичном корпусе, схема питания состоит из умножителя напряжения, подключенного к нейтронной трубке, на нейтронной трубке установлен теплоотвод, между нейтронной трубкой и корпусом излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке установлен цилиндрический экран, умножитель напряжения выполнен каскадным, каждый каскад представляет собой отдельный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов, последовательно соединенных с цилиндрическими конденсаторами модулей других каскадов, при этом последовательно соединенные наружные цилиндрические конденсаторы модулей образуют выравнивающую колонну, а последовательно соединенные внутренние цилиндрические конденсаторы модулей образуют повышающую колонну, высоковольтный трансформатор подключен к входу умножителя напряжения, вторичная обмотка высоковольтного трансформатора выполнена секционированной, а первичная низковольтная обмотка расположена в отдельной секции, температурный компенсатор выполнен поршневым и размещен в отдельном корпусе, жестко и герметично установленном в корпусе блока излучателя нейтронов, заполненном жидким диэлектриком, и состоит из малогабаритного поршня, на цилиндрической поверхности которого и на его торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца, каскады умножителя напряжения и элементы источника питания соединены между собой плавающими контактами «штырь-гнездо», а между высоковольтными элементами конструкции и корпусом блока излучателя нейтронов расположена многослойная высоковольтная изоляция.
[10]Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема блока излучателя нейтронов, на фиг.2 показана схема умножителя напряжения, на фиг.3 представлена конструкция высоковольтного трансформатора.
[11]Блок излучателя нейтронов состоит (см. фиг.1) из нейтронной трубки 1, установленного на ней теплоотвода 2, цилиндрического экрана 3, 4, умножителя напряжения 5, высоковольтного трансформатора 6 и температурного компенсатора 7, размещенных в корпусе 8 и изолированных от корпуса высоковольтной изоляцией 9.
[12]Умножитель напряжения 5 (см. фиг.2) выполнен каскадным, каждый каскад представляет собой отдельный конструктивный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов: наружного цилиндрического конденсатора 10 и внутреннего цилиндрического конденсатора 11, конденсаторы всех модулей соединены последовательно плавающими контактами «штырь 12 - гнездо 13», причем объединенные наружные цилиндрические конденсаторы образуют выравнивающую колонну, а объединенные внутренние цилиндрические конденсаторы образуют повышающую колонну, обкладки цилиндрических конденсаторов изолированы высокотермостойкой пленкой 14 с повышенной электропрочностью.
[13]Высоковольтный трансформатор 6 (см. фиг.3) представляет собой секционированный каркас 15, в секциях которого расположена высоковольтная вторичная обмотка 16 трансформатора, низковольтная первичная обмотка 17 расположена в отдельной секции.
[14]Температурный компенсатор 7 (см. фиг.1) выполнен в виде малогабаритного поршня 18, размещенного в корпусе 19, на цилиндрической поверхности поршня 18 с обеих сторон и на его торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца 20. Корпус 19 температурного компенсатора жестко и герметично закреплен в корпусе 8 блока излучателя нейтронов, заполненном жидким диэлектриком 21.
[15]Предложенный малогабаритный блок излучателя нейтронов выполнен на нейтронной трубке 1, электропитание которой осуществляется от высоковольтного источника постоянного напряжения (диодно-емкостного умножителя напряжения). Для обеспечения стабильности работы трубки в широком диапазоне температур на трубке установлен медный теплоотвод 2, стабилизирующий тепловой режим нейтронной трубки. В блоке излучателя нейтронов между нейтронной трубкой 1 и корпусом 8 блока излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке 1 установлен цилиндрический экран, состоящий из двух частей 3, 4 из алюминиевого сплава, выполненный полированным со скругленными кромками для выравнивания напряженности электрического поля между нейтронной трубкой 1 и корпусом 8 блока излучателя нейтронов. Нейтронная трубка 1 соединена с каскадным умножителем напряжения 5, выполненным по диодно-емкостной схеме. Каждый каскад умножителя напряжения выполнен в виде отдельного модуля. В каждом модуле цилиндрические конденсаторы 10, 11 расположены коаксиально и соединены с цилиндрическими конденсаторами других модулей последовательно, причем объединенные цилиндрические конденсаторы 10, расположенные с внешней стороны модуля, образуют выравнивающую колонну, оказывающую положительное воздействие на работу умножителя, увеличивая его выходную емкость. Повышающая колонна, образованная последовательно соединенными цилиндрическими конденсаторами 11 и размещенная внутри выравнивающей колонны, позволяет снизить паразитную емкость на корпус.
[16]Обкладки цилиндрических конденсаторов 10, 11 изолированы диэлектриком.
[17]В качестве диэлектрика между обкладками цилиндрических конденсаторов 10, 11 применена высокотермостойкая пленка «Каптон», имеющая высокую электропрочность.
[18]Электропитание умножителя напряжения 5 осуществляется через высоковольтный трансформатор 6, вторичная высоковольтная обмотка которого выполнена секционированной, а первичная низковольтная обмотка расположена в отдельной секции, что обеспечивает высокую электрическую прочность и минимальную паразитную емкость трансформатора.
[19]Каскады умножителя напряжения 5, выполненные в виде отдельных модулей, соединены между собой плавающими контактами «штырь-гнездо» 12, 13. Такое соединение модулей способствует снижению напряженности электрического поля между остриями электромонтажа и корпусом блока.
[20]Во внутренней полости корпуса 8 блока излучателя нейтронов установлен малогабаритный поршневой температурный компенсатор 7, обеспечивающий термокомпенсацию в широком диапазоне температур от -50 до +155°С. На цилиндрической поверхности поршня 18, размещенного в корпусе 19, заполненном жидким диэлектриком 21, с обеих сторон и на торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца 20 из термостойкой фторсиликоновой резиновой смеси, обладающей высокими физико-механическими свойствами, обеспечивающими надежную герметизацию поршня 18.
[21]Корпус термокомпенсатора 19 жестко и герметично присоединен к корпусу 8 блока излучателя нейтронов.
[22]Преимущество предложенной конструкции блока излучателя нейтронов состоит в том, что высоковольтная изоляция блока излучателя нейтронов, выполненная из многослойной термостойкой пленки, обеспечивает необходимую электропрочность между высоковольтными элементами конструкции блока и корпусом.
[23]Выполнение каскадов умножителя в виде отдельных модулей, соединенных между собой плавающими контактами «штырь-гнездо», обеспечивает удобство сборки и ремонтопригодность умножителя напряжения.
[24]Замена сильфонного термокомпенсатора на поршневой позволяет снизить габариты и массу блока излучателя нейтронов.
