專利名稱：輻射檢測器裝置的制作方法
技術領域：
本披露是針對輻射檢測器裝置，具體是用于工業(yè)應用的閃爍裝置。
背景技術：
輻射檢測器裝置被用于各種工業(yè)應用中。例如，閃爍檢測器被用于石油和天然氣 工業(yè)的測井。典型地，閃爍檢測器具有閃爍體晶體，這些閃爍體晶體由對檢測Y射線有效 的一種活化了的碘化鈉或其他材料制成。總體上，這些閃爍體晶體是被封閉在殼體或套管 中，這些殼體或套管包括允許輻射誘導的閃爍光從該晶體包裝件中穿過的一個窗口。光穿 過一個光敏裝置如一個光電倍增管，并且該光電倍增管將從該晶體發(fā)射的光子轉換為電脈 沖。這些電脈沖被相關聯(lián)的電子裝置整形并且將其數(shù)字化，并且可以作為傳輸至分析設備 上的計數(shù)進行記錄。閃爍檢測器對于測井是有用的，因為輻射(如、射線和中子)的測量允許用戶分 析圍繞一個鉆孔的巖層。閃爍檢測器可以用在鉆探裝置本身中，從而引起了隨鉆探的測量 (MWD)(或隨鉆探測井)的通常做法。盡管如此，MWD應用經常發(fā)生在以大量的熱、振動、以 及沖擊為特征的惡劣環(huán)境中。振動和沖擊可以引起閃爍體晶體、殼體材料、窗口、閃爍裝置 的其他元件、或它們的任一組合失效或者其他方式的故障。因此，工業(yè)界繼續(xù)需要對閃爍裝置，具體地是耐用的、強固化處理的閃爍裝置的改 進，這些閃爍裝置可以經受工業(yè)應用的嚴酷環(huán)境。

發(fā)明內容
在一個具體實施方案中，披露了一種輻射檢測器裝置并且它包括一個光傳感器以 及被連接到該光傳感器上的一個閃爍裝置。這個閃爍裝置包括被封閉在殼體內的一個閃爍 體晶體。該閃爍體晶體被光學地連接至該殼體末端處的一個窗口上。該閃爍裝置包括在該 殼體的至少部分內的一種介電氣體。該介電氣體被適配為減少或防止在該閃爍裝置內的靜 電放電。在另一個實施方案中，披露了一種閃爍裝置并且它包括被封閉在一個殼體內的一 個閃爍體晶體。該閃爍體晶體被光學地連接至該殼體的一個末端處的一個窗口上。該閃爍 裝置包括在殼體的至少部分內的一種介電氣體。該介電氣體被適配為減少或防止在該閃爍 裝置內的靜電放電。


通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領域技術
人員變得清楚。圖1是一個輻射檢測器裝置的一個具體的實施方案的圖；圖2A-2D是多個輻射檢測器裝置的多個方面的不同實施方案的圖；圖3是展示了隨振動增加由一個輻射檢測器裝置所記錄的計數(shù)數(shù)目的曲線圖4是展示了隨振動增加由一個輻射檢測器裝置所記錄的計數(shù)數(shù)目的第二曲線 圖；并且圖5是展示了隨振動增加由一個輻射檢測器裝置所記錄的計數(shù)數(shù)目的第三曲線 圖。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
具體實施例方式本披露的眾多革新的傳授內容將具體參照多個示例性實施方案進行說明。然而， 應該理解的是這類的實施方案在此僅提供了這些革新的傳授內容的許多有利的使用的少 數(shù)幾個實例?？傮w上，在本披露中做的陳述不對任何這些不同的權利要求的物品、系統(tǒng)或方 法進行必要地限制。此外，某些陳述可能適用于某些本發(fā)明的特征但不適用于其他的特征。圖1示出了輻射檢測器裝置100的一個具體的實施方案。該輻射檢測器裝置100 包括一個光傳感器101、一個光管103、以及一個閃爍裝置105。盡管光傳感器101、光管103、 以及閃爍裝置105彼此分開地示出，但是應理解的是光傳感器101和閃爍裝置105各自是 被適配為連接至光管103上的。在一個實施方案中，閃爍裝置105和光傳感器101可以使 用偏置構件117連接至光管103上，該偏置構件提供了有助于吸收對檢測器100的沖擊的 彈性。這些偏置構件117可以與其他已知的連接方法結合使用，如使用光學凝膠或粘合劑。 此外，光傳感器101被連接至電子裝置130上，該電子裝置被適配為基于由光傳感器101輸 出的電脈沖對在光傳感器101處所接收的光子進行計數(shù)。電子裝置130可以包括一個或多 個電子裝置，如一個放大器、一個前置放大器、一個鑒別器、一個模數(shù)信號轉換器、一個光子 計數(shù)器、另一個電子裝置、或它們的任一組合。在一個實施方案中，光傳感器101包括一個能夠進行光譜檢測和分辨的裝置。例 如，光傳感器101可以包括一個常規(guī)的光電倍增管(PMT)或一個混合的光傳感器。光傳感 器101適配為接收由閃爍裝置105、其他的多個源、或它們的一個組合發(fā)射的光子，并且光 傳感器101從它接收的光子產生了電脈沖。這些電脈沖可以被所連接的電子裝置130整形 并且將其數(shù)字化以提供在光傳感器101處接收的光子的計數(shù)。光傳感器101可以被收容在 由一種能夠保護與光傳感器101相連的電子裝置的材料制成的一個管或一個殼體之內，如 一種金屬、金屬合金、其他材料、或它們的任何的組合。如圖示的，光管103布置在光傳感器101與閃爍裝置105之間并且有助于該光傳 感器101與閃爍裝置105之間的光學地連接。光管103可以包括一種石英光管、塑料光管、 或另外的光管。在某些實施方案中，可以將多個光管布置在光傳感器101與閃爍裝置105 之間。閃爍裝置105包括基本上被一個反射體109包圍的一個閃爍體晶體107。在一 個實施方案中，反射體109可以包括適合于反射由閃爍體晶體107發(fā)射的光的聚四氟乙烯 (PTFE)或另外的材料。反射體109基本上被一個減震構件111包圍。閃爍體晶體107、反射 體109、以及減震構件111被收容在一個殼體113之內。殼體113可以包括一個彈簧119、 或其他的穩(wěn)定化機構，它與距離該光傳感器101的遠端的閃爍體晶體107的一個末端是界 面連接的。此外，殼體113包括一個窗口 115，該窗口與距離該光傳感器101的近端的閃爍體晶體107的一個第二末端界面連接。窗口 115可以包括玻璃或另外的透明或半透明的材料， 它們適合允許由閃爍體晶體107發(fā)射并且被反射體109反射的光子穿過閃爍裝置105并且 朝向光傳感器101。將一個光學界面116布置在閃爍晶體107與窗口 115之間。光學界面 116可以包括透明的硅橡膠。在一個實施方案中，該光學界面是極化的以便通過將閃爍體晶 體107和窗口 115的反射指數(shù)調準以將閃爍體晶體107光學地連接至窗口 115上。當在光學界面116中包含硅橡膠時，該硅橡膠典型地包括長交聯(lián)的分子，這些分 子可以是極化的以將閃爍體晶體107與窗口 115光學地連接。例如，光學界面116可以包 括聚合的硅橡膠，該聚合的硅橡膠根據(jù)ASTM測試方法E595在真空焙烘下具有小于或等于 1.0%的質量損失。更優(yōu)選地，光學界面116可以包括聚合的硅橡膠，該聚合的硅橡膠根據(jù) ASTM測試方法E595在真空焙烘下具有小于或等于0. 5%的質量損失。一種電絕緣的、或介電的氣體128是存在于殼體113的至少部分中，該氣體被適配 為減少或防止由一個或多個閃爍裝置105的元件的靜電放電。例如，介電氣體128可以減 少或防止來自閃爍體晶體107與光學界面116之間的相對運動；來自窗口 115與光學界面 116之間的相對運動；來自閃爍體晶體107與殼體113之間的相對運動；來自閃爍體晶體 107與反射體109之間的相對運動、來自該閃爍體晶體與減震構件111之間的相對運動，或 它們的任一組合產生的靜電放電。在一個實施方案中，閃爍裝置105的這些構件可以在介電氣體128的一種環(huán)境中 進行組裝，這樣介電氣體對128閃爍裝置105進行了填充。在另一個實施方案中，閃爍裝 置105可以在氬氣、環(huán)境干空氣、或另一種氣體的一種環(huán)境中組裝，例如以防止閃爍體晶體 107的氧化。閃爍裝置105然后可以被抽至真空并且用介電氣體128填充。在另一個實施 方案中，輻射檢測裝置100可以在介電氣體128的一種環(huán)境中組裝，這樣介電氣體128可以 防止或減少從光傳感器101相對于輻射檢測裝置100的一個或多個其他元件(如一個包圍 光傳感器101的外殼、光管103、或它們的一個組合)的運動產生的靜電放電。介電氣體的實例包括六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)、二氯二氟甲烷(CC12F2)、 1，2- 二氯四氟乙烷(C2C12F4)、全氟-2- 丁炔(C4F6)、全氟丁烯-2 (C4F8)、全氟環(huán)丁烷 (c-C4F8)、全氟環(huán)戊烯(C5F8)、全氟環(huán)己烯(C6F1(I)、全氟二甲基-環(huán)丁烷(C6F12)、氟化硫酰 (S02F2)、過氯酰氟(C103F)、其他氣體、或它們的任一組合。在某些實施方案中，具有介電強 度大于或等于4kV/mm的一種或多種介電氣體可以與具有介電強度小于4kV/mm的一種或多 種其他氣體相混合(例如，SF6和空氣；SF6和C02 ；SF6和N2)。優(yōu)選地，介電氣體128在標準溫度和壓力下具有的介電強度(即，該氣體在沒有該 氣體擊穿的絕緣特性下可以經受的最大電場強度)為至少4kV/mm。在另一個實施方案中， 介電氣體128可以在大于STP的壓力下提供。在這個實施方案中，介電氣體128可以包括 一種氣體，該氣體在latm具有的介電強度低于4kV/mm，但它在將氣體介電強度增大到4kV/ mm或更大的一個壓力下提供。例如，介電氣體128可以在3atm下包括空氣(具有的介電強 度為 7. 4kV/mm)。表1，以下示出了不同氣體的介電強度。
權利要求
1.一種輻射檢測器裝置，包括一個光傳感器；以及一個被連接至該光傳感器上的閃爍裝置，該閃爍裝置包括封閉在一個殼體內的一個閃爍體晶體，該閃爍體晶體被光學地連接至在該殼體的一個 末端處的一個窗口上，以及一種在該殼體的至少部分中的介電氣體，其中該介電氣體被適配為減少或防止在該閃 爍裝置內的靜電放電。
2.一種閃爍裝置，包括被封閉在一個殼體內的一個閃爍體晶體，該閃爍體晶體被光學地連接至在該殼體末端 處的一個窗口上；以及一種在該殼體的至少部分內的介電氣體，其中該介電氣體被適配為減少或防止在該閃 爍裝置內的靜電放電。
3.如權利要求1所述的輻射檢測器裝置，或如權利要求2所述的閃爍裝置，其中該介電 氣體的特征為介電強度為至少4kV/mm。
4.如權利要求3所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體包括至少一種 氣體，該氣體的特征為在一個大氣壓下介電強度為至少6kV/mm。
5.如權利要求4所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體包括至少一種 氣體，該氣體的特征為在一個大氣壓下介電強度為至少8kV/mm。
6.如權利要求1中所述的輻射檢測器裝置、或如權利要求2所述的閃爍裝置，其中該 介電氣體包括至少一種氣體，該氣體的特征為在大于一個大氣壓的壓力下介電強度為至少 4kV/mm。
7.如權利要求6所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體包括至少一種 氣體，該氣體的特征為在大于一個大氣壓的壓力下介電強度為至少6kV/mm。
8.如權利要求6或權利要求7所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體包 括在3個大氣壓下的空氣。
9.如任何以上權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體包括 六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)、二氯二氟甲烷(CCl2F2)U, 2-二氯四氟乙烷(C2Cl2F4)、全 氟-2-丁炔(C4F6)、全氟丁烯_2 (C4F8)、全氟環(huán)丁烷(C-C4F8)、全氟環(huán)戊烯(C5F8)、全氟環(huán)己烯 (C6Fltl)、全氟二甲基-環(huán)丁烷(C6F12)、氟化硫酰(S02F2)、過氯酰氟(ClO3F)、或它們的任一組合。
10.如任何以上權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該介電氣體與空 氣、二氧化碳、氮氣、或它們的任一組合相混合。
11.如權利要求1-9中所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該閃 爍裝置是被組裝在該介電氣體的一種環(huán)境中的。
12.如權利要求1-9所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中至少該 閃爍裝置是在具有一個第一氣體的環(huán)境中被組裝的，在組裝之后被抽成真空，并且用該介 電氣體填充。
13.如以上任一權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中將一個小于150磅 每平方英寸的穩(wěn)定化的力施加到該閃爍體晶體上。
14.如權利要求13所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中將一個小于100磅每平方 英寸的穩(wěn)定化的力施加到該閃爍體晶體上。
15.如權利要求14所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中將一個從約20至約60磅 每平方英寸的穩(wěn)定化的力施加到該閃爍體晶體上。
16.如以上任一權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該窗口是透明的或 半透明的。
17.如以上任一權利要求所述的輻射檢測器裝置、或所述的閃爍裝置，其中該窗口包括玻璃。
18.如以上任一權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該閃爍晶體晶體通 過一個光學界面連接至該窗口上。
19.如權利要求18所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該光學界面包括透明的 硅橡膠，該透明的硅橡膠配適配為將該閃爍體晶體和該窗口光學地連接。
20.如權利要求19所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中遵循ASTM測試方法E595 該透明的硅橡膠的特征為小于或等于1. 0%的重量損失。
21.如權利要求18所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該靜電放電包括從該閃 爍體晶體與該光學界面之間的相對運動、從該窗口與該光學界面之間的相對運動、從該閃 爍體晶體與一個殼體之間的相對運動、從該閃爍體晶體與一個反射體之間的相對運動、從 該閃爍體晶體與一個減震器之間的相對運動，或它們的任一組合產生的靜電放電。
22.如以上任一權利要求所述的輻射檢測器裝置、或閃爍裝置，其中該靜電放電包括從 對于該閃爍裝置的振動或沖擊中產生的靜電放電。
23.如權利要求1所述的輻射檢測器裝置，進一步包括一個光子計數(shù)器裝置，該光子計 數(shù)器裝置被適配為對由該閃爍體晶體基于從該光傳感器接收的電脈沖發(fā)射的光子進行計 數(shù)，這些電脈沖由該光傳感器基于在該光傳感器處接收的來自該閃爍裝置的光子而輸出。
24.如權利要求23所述的輻射檢測器裝置，其中在從50Hz至1450Hz的振動頻率被施 加在該輻射檢測器裝置上時，由該光子計數(shù)器記錄的一個每秒鐘峰計數(shù)值是小于一個平均 背景值的200%。
25.如權利要求23或權利要求24所述的輻射檢測器裝置，其中在從50Hz至1000Hz的 振動頻率被施加到該輻射檢測器裝置上時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)是平均小于 或等于一個平均背景值的約116.0%。
26.如權利要求23、24或25的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中在大于780Hz的振 動頻率被施加在該輻射檢測器裝置上時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)包括至少一個 小于或等于一個平均背景值的約116. 0%的每秒鐘計數(shù)值。
27.如權利要求23-26所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中在從50Hz至 1000Hz的振動頻率被施加在該輻射檢測器裝置上時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)平 均是在一個平均背景值的約2. 0%之內。
28.如權利要求23-27所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中在施加在該輻射 檢測器裝置上的振動頻率是在該輻射檢測器裝置的共振頻率的一個范圍之內時，由該光子 計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)是小于一個平均背景值的200%。
29.如權利要求28所述的輻射檢測器裝置，其中在施加在該輻射檢測器裝置上的振動頻率是在該輻射檢測器裝置的共振頻率范圍之內時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)是 小于一個平均每秒鐘計數(shù)值的150%。
30.如權利要求23-29所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中在施加在該輻射 檢測器裝置上的振動頻率是在該輻射檢測器裝置的共振頻率的范圍之內時，由該光子計數(shù) 器記錄的每秒鐘計數(shù)不會從該平均背景值上變化超過約10.0%。
31.如權利要求28、29或30中的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中該共振頻率是約 975Hz ο
32.如權利要求28-31所包括的任一項所述的輻射檢測器裝置，其中該范圍是從950Hz 至 IOOOHz。
33.如權利要求23所述的輻射檢測器裝置，其中在施加在該輻射檢測器裝置上的振動 頻率是從約IlOOHz至約1500Hz時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)不會從一個平均背 景值上變化超過約33%。
34.如權利要求23或權利要求33所述的輻射檢測器裝置，其中在施加在該輻射檢測器 裝置上的振動頻率是從約IlOOHz至約1500Hz時，由該光子計數(shù)器記錄的每秒鐘計數(shù)是小 于一個平均背景值的150%。
35.如權利要求1所述的輻射檢測器裝置，其中該介電氣體基本上包圍了該光傳感器 并且其中該介電氣體被適配為減少或防止從該光傳感器相對于該輻射檢測器裝置的至少 一個其他的元件的運動生成的靜電放電。
36.如權利要求35所述的輻射檢測器裝置，其中該輻射檢測器裝置的至少一個其他的 元件包括該光傳感器的一個外殼、一個光管、一個光學界面、或它們的一個組合。
全文摘要
在此披露了一種輻射檢測器裝置并且它包括一個光傳感器以及一個被連接到該光傳感器上的閃爍裝置。該閃爍裝置包括被封閉在一個殼體內的一個閃爍體晶體。該閃爍體晶體被光學地連接至該殼體的一個末端處的一個窗口上。該閃爍裝置包括在該殼體的至少部分內的一種介電氣體。這種介電氣體被適配為減少或防止在該閃爍裝置內的靜電放電。
文檔編號G01T1/20GK101999085SQ200980112593
公開日2011年3月30日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者B·培根, P·R·蒙格 申請人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司