專利名稱：輻射檢測器部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—般來說，本發(fā)明涉及輻射檢測器。具體來說，本發(fā)明涉及輻射閃爍體 (scintilator)檢測器。
背景技術(shù)：
輻射閃爍體檢測器在鉆井行業(yè)已知用于測井(logging)和隨鉆測量(measure while drilling :麗D)應(yīng)用。輻射閃爍體檢測器還可用作安全入口 (portal)檢測器或 者用于醫(yī)療應(yīng)用。當(dāng)輻射閃爍體檢測器結(jié)合到用于鉆探油井、氣井和水井的工具串(tool string)的測井工具時，測井工具沿井身識別、定位和區(qū)分地質(zhì)構(gòu)造。用于油井的工具串和 測井工具往往暴露于包括可達(dá)到185t:的溫度和高達(dá)20000psi的壓力的苛刻工作環(huán)境，并 且可受到劇烈的沖擊和振動。 典型輻射檢測器部件包括耦合到例如光電倍增管(photomultipliertube)的光 檢測元件的閃爍體。輻射、如地質(zhì)構(gòu)造所發(fā)射的伽瑪(gamma)射線被閃爍體轉(zhuǎn)換成光，并且 傳導(dǎo)到光電倍增管。光電倍增管將光轉(zhuǎn)換成電子，并且產(chǎn)生經(jīng)放大的電信號。然后，經(jīng)放大 的電信號通過監(jiān)測電子設(shè)備(electronics)來測量和使用。希望在沒有噪聲的情況下使光 電倍增管所產(chǎn)生的經(jīng)放大的電信號與在閃爍體中相互作用的、被轉(zhuǎn)換成光的伽瑪射線成正 比。 經(jīng)放大的電信號中的任何"噪聲"分量可導(dǎo)致在閃爍體中起反應(yīng)的伽瑪射線的錯 誤表示。具有光電倍增管中產(chǎn)生的電子的形式的"噪聲"或暗電流(dark current)可通過 熱活動而不是通過光電效應(yīng)來產(chǎn)生。這些電子稱作熱離子電子(thermionic electron)。
光電倍增管中產(chǎn)生的包括熱離子電子的經(jīng)放大的電信號可能錯誤表示或者歪曲沉積在閃 爍體中、與其發(fā)生反應(yīng)或者進(jìn)行交互的伽瑪射線所產(chǎn)生的信號。在高溫操作光電倍增管增
加了發(fā)射熱離子電子和噪聲等級。對于例如潛孔鉆探(downhole drilling)的某些應(yīng)用， 要求地質(zhì)構(gòu)造背景輻射的準(zhǔn)確測量，并且來自"噪聲"的寄生電子產(chǎn)生可影響輻射檢測器部 件的性能。因此，消除或者使輻射檢測器部件中的"噪聲"分量最小是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是一種產(chǎn)生比先前已知更小的"噪聲"的輻射檢測器部件。該 輻射檢測器部件包括輻射閃爍體檢測器，用于生成作為所檢測輻射的函數(shù)的光信號。光檢 測器在操作上可與輻射閃爍體檢測器連接，用于接收來自輻射閃爍體檢測器的光信號并生 成作為所接收光信號的函數(shù)的電信號。光檢測器的殼體可與光檢測器電連接。殼體和光檢 測器中至少之一可與電源的電極(pole)電連接，由此，殼體和光檢測器在電連接時處于實(shí) 質(zhì)相同的電位。 本發(fā)明的另一個方面是輻射檢測器部件，包括用于生成指示閃爍事件的信號的晶 體部件。光電倍增管部件在操作和電氣上可與晶體部件連接。光電倍增管部件用于接收來 自晶體部件的信號，并且生成作為所接收信號的函數(shù)的電信號。光電倍增管部件包括用于支撐光電倍增管的殼體。殼體可與光電倍增管電連接。殼體和光電倍增管在電連接時處于 實(shí)質(zhì)相同的電位，以便使光電倍增管中的熱離子電子的產(chǎn)生最小。 本發(fā)明的又一個方面是光電倍增管部件，包括用于從來源接收光信號的光電倍增 管。光電倍增管生成作為所接收光信號的函數(shù)的電信號。殼體支撐光電倍增管。殼體可與 光電倍增管電連接。殼體和光電倍增管中至少之一可與電源的電極電連接。殼體和光電倍 增管在電連接時處于實(shí)質(zhì)相同的電位。


在參照附圖閱讀以下具體實(shí)施方式
時，會更好地理解本發(fā)明的這些及其它特征、 方面和優(yōu)點(diǎn)，其中 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的輻射檢測器部件的側(cè)視圖；
圖2是示出圖1所示的輻射檢測器部件的一部分的分解透視圖；
圖3是圖1所示的輻射檢測器部件的放大截面圖；以及
圖4是大致沿圖3的線條4-4所截取的輻射檢測器部件的端部的視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)一個方面的輻射檢測器部件20在圖1-3中示出。輻射檢測器部件20可用于 檢測和測量來自各種來源以及各種應(yīng)用中的伽瑪輻射的等級或能量。輻射檢測器部件20 包括兩個主要工作裝置輻射閃爍體檢測器部件22和光電倍增管部件24。輻射檢測器部 件20還包括外殼體26，以便保護(hù)輻射閃爍體檢測器部件22和光電倍增管部件24。
輻射閃爍體檢測器22具有用于例如在檢測到某個等級或能量的輻射時生成指示 閃爍事件的信號的晶體(未示出)。例如，輻射、如伽瑪射線被輻射閃爍體檢測器22的晶體 閃爍體轉(zhuǎn)換成作為所檢測輻射的函數(shù)的光。輻射閃爍體檢測器22可包括能夠由于輻射而 閃爍的其它裝置。例如，晶體可以是摻雜有鉈的圓柱形碘化鈉晶體(NaI(Tl))。又作為示 例，晶體可具有一英寸的直徑，并且長度可高達(dá)五英寸。 輻射閃爍體檢測器22的晶體生成作為與晶體進(jìn)行交互的輻射的一部分所檢測的 輻射的函數(shù)的光信號，這是已知的。例如，光信號被生成為傳遞到輻射閃爍體檢測器22的 伽瑪輻射的存在和量的函數(shù)。輻射閃爍體檢測器22還包括用于支撐晶體的殼體42。殼體 42可由例如鈦、精制(pr印ared)鋁或不銹鋼的任何適當(dāng)材料制成。輻射閃爍體檢測器22 還可包括位于殼體42與晶體之間的支撐結(jié)構(gòu)。 光電倍增管部件24在操作和電氣上連接到輻射閃爍體檢測器22的晶體。光電倍 增管部件24接收來自晶體的光信號，并且生成作為所接收光信號的函數(shù)的電信號。光電倍 增管部件24包括光電倍增管40 (圖1)，這是已知的，光電倍增管40包括光電檢測器以接收 來自輻射閃爍體檢測器22的晶體的光信號。 光電倍增管部件24可以是若干已知光電倍增管部件的任一種。在所示示例中，光 電倍增管部件24具有與輻射閃爍體檢測器22實(shí)質(zhì)相同的外直徑。 光電倍增管部件24包括支撐光電倍增管40的殼體44。殼體44可由例如鈦、精制 鋁或不銹鋼的任何適當(dāng)材料制成。光電倍增管部件24還可包括具有彈簧材料的形式的支 撐結(jié)構(gòu)46(圖2)。光電倍增管部件24包括給光電倍增管提供偏置的電阻分壓器(resistive
4divider)(未示出)。光電倍增管部件24在螺紋連接48處附連到輻射閃爍體檢測器22 (圖 3)。 位于光電倍增管部件24與輻射閃爍體檢測器22之間的光窗口 60允許來自輻射 閃爍體檢測器中形成的閃爍的光進(jìn)入光電倍增管部件。經(jīng)放大的電脈沖在光電倍增管40 的陽極產(chǎn)生。然后，經(jīng)放大的脈沖或電信號通過導(dǎo)線64傳導(dǎo)到處理電子設(shè)備。
光電倍增管40由剛性的殼體44保護(hù)以免受到工作環(huán)境影B向。光電倍增管部件24 包括蓋子(c即)62，其被擰到光電倍增管殼體44的軸端，以便閉合殼體的一端。蓋子62可 由例如鈦、精制鋁或不銹鋼的任何適當(dāng)材料制成。將光電倍增管殼體44的另一個軸端在螺 紋連接48處擰到輻射閃爍體檢測器22的開口端，以便閉合殼體和輻射閃爍體檢測器的另 一個軸端。 如在圖3中所看到的，彈簧82嚙合光電倍增管40的左軸端和蓋子62的右軸內(nèi)表 面。彈簧82是導(dǎo)電的，并且由例如金屬的材料制成。彈簧82給光電倍增管40加載有已知 偏置力，并且提供蓋子62與光電倍增管之間的電連接。填充(potting)材料、如RTV可圍 繞貫穿蓋子62的中心開口的導(dǎo)線64放置。因此，殼體44、光電倍增管40和輻射閃爍體檢 測器22電連接，并且受到實(shí)質(zhì)相同的電位。因此，光電倍增管部件24可作為現(xiàn)成(ready to use)組件或者作為替換零件來提供。 第二外蓋100 (圖3)可附連到外殼體26，以便封閉和保護(hù)光電倍增管部件24與輻 射閃爍體檢測器22。填充材料、如RTV可圍繞貫穿蓋子100的開口的導(dǎo)線64放置。外蓋 100和外殼體26與輻射閃爍體檢測器22和光電倍增管部件24電絕緣。絕緣材料140位于 外殼體26與光電倍增管殼體44和輻射閃爍體檢測器殼體42之間。絕緣材料140可完全 密封光電倍增管殼體44和輻射閃爍體檢測器殼體42，或者可以是圍繞殼體以圓周隔開的 分立條帶。絕緣材料142還位于蓋子62與蓋子100之間。絕緣材料142還可延伸，以便防 止螺桿124和端子連接器122對蓋子62和100短路。如在圖1中所看到的，絕緣材料144 位于外殼體26的右軸內(nèi)端與輻射閃爍體檢測器殼體42之間。絕緣材料140、 142和144可 以是任何適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料。 通過導(dǎo)線64向光電倍增管40供電。三條導(dǎo)線64中的每條通向DC外部電源(未 示出)。三條導(dǎo)線64分別電連接到電源的地、負(fù)極和正極端子。導(dǎo)線端部120接合到導(dǎo)線 64中的導(dǎo)線64n并且從其中延伸。導(dǎo)線64n電連接到電源的負(fù)極端子。優(yōu)選地，電源的負(fù) 極端子保持在至少100伏或以上的負(fù)電壓。端子連接器122附連到導(dǎo)線端部120。端子連 接器122通過螺紋扣件124連接到蓋子62。導(dǎo)線64a電連接到電源的接地端子。導(dǎo)線64p 電連接到電源的正極端子。 光電倍增管40的殼體44在螺紋連接48處電連接到輻射閃爍體檢測器22。因此， 殼體44、彈簧82、蓋子62、光電倍增管40和輻射閃爍體檢測器22電連接在一起，并且受到 實(shí)質(zhì)相同的電位。優(yōu)選地，該電位至少為負(fù)100伏。通過將光電倍增管40電連接到周圍金 屬殼體44，使熱離子電子所產(chǎn)生的"噪聲"最小或被消除。整個輻射檢測器部件20還將處 于與光電倍增管40相同的極性和電位。 因此，使影響光電倍增管40、電場中熱離子電子的釋放率的兩個分量 (component)中之一被消除或者至少最小。輻射閃爍檢測部件22甚至工作在較高溫度、如 185t:，其中光電倍增管40的組件上的負(fù)施加高電壓將產(chǎn)生較少熱離子電子。沒有生成熱
5離子電子，在光電倍增管40中產(chǎn)生的經(jīng)放大的電信號中的"噪聲"分量至少被降低或者優(yōu) 選地被消除，以便提高光電倍增管40和輻射檢測器部件20的性能。在沒有"噪聲"的情況 下，光電倍增管40所產(chǎn)生的經(jīng)放大的電信號則可正確地反映沉積在輻射閃爍體檢測器22 中、與其發(fā)生反應(yīng)或者進(jìn)行交互的伽瑪射線的能量。 雖然按照各個具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，本發(fā)明超 出具體公開的實(shí)施例擴(kuò)展到其它備選實(shí)施例和/或系統(tǒng)、技術(shù)的使用以及對所公開的內(nèi)容 的顯而易見的修改和等效。目的在于，所公開的本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)受到上文所述的具體
公開實(shí)施例限制。
零件清單
20輻射檢測器部件22輻射閃爍體檢測器24光電倍增管部件26外殼體40光電倍增管42殼體44殼體(用于40)46支撐結(jié)構(gòu)48螺紋連接60光窗口62蓋子64導(dǎo)線82彈簧100第二外蓋
120導(dǎo)線端部
122端子連接器
124螺紋扣件
140絕緣材料
142絕緣材料
144絕緣材料。
權(quán)利要求
一種輻射檢測器部件(20)，包括輻射閃爍體檢測器(22)，用于生成作為所檢測輻射的函數(shù)的光信號；在操作上可與所述輻射閃爍體檢測器(22)連接的光檢測器(40)，用于接收來自所述輻射閃爍體檢測器的光信號并生成作為所接收光信號的函數(shù)的電信號；以及用于所述光檢測器(40)并且可與所述光檢測器電連接的殼體(44)；所述殼體(44)和所述光檢測器(40)中至少之一可與電源的電極電連接，由此，用于所述光檢測器的所述殼體和所述光檢測器處于實(shí)質(zhì)相同的電位。
2. 如權(quán)利要求1所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述電源包括用于向所述光檢測 器提供電力的DC電源；以及所述DC電源的負(fù)電極可與所述殼體(44)和所述光檢測器(40) 中至少之一電連接(120)，由此，用于所述光檢測器的所述殼體和所述光檢測器處于實(shí)質(zhì)相 同的負(fù)電位。
3. 如權(quán)利要求2所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述電位至少大約為負(fù)100伏。
4. 如權(quán)利要求l所述的輻射檢測器部件(20)，還包括用于所述輻射閃爍體檢測器(22) 的殼體(42);用于所述光檢測器(40)的所述殼體(44)可與用于所述輻射閃爍體檢測器 (22)的所述殼體(42)電連接，由此，用于所述輻射閃爍體檢測器(22)的所述殼體(42)、用 于所述光檢測器(40)的殼體(44)和所述光檢測器(40)處于實(shí)質(zhì)相同的電位。
5. 如權(quán)利要求4所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述電源包括用于向所述光檢測 器提供電力的DC電源；以及所述DC電源的負(fù)電極可與所述殼體(44)和所述光檢測器(40) 中至少之一電連接(120)，由此，用于所述輻射閃爍體檢測器(22)的所述殼體(42)、用于所 述光檢測器(40)的殼體(44)和所述光檢測器(40)處于實(shí)質(zhì)相同的負(fù)電位。
6. 如權(quán)利要求5所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述電位至少大約為負(fù)100伏。
7. 如權(quán)利要求4所述的輻射檢測器部件(20)，還包括外殼體(26)，可與用于所述輻射閃爍體檢測器(22)的所述殼體(42)和用于所述光檢 測器(40)的所述殼體(44)連接并圍繞其設(shè)置，所述外殼體(26)可與用于所述光檢測器 (40)的所述殼體(44)和用于所述輻射閃爍體檢測器(22)的所述殼體(42)中至少之一電 連接，由此，所述外殼體(26)、用于所述輻射閃爍體檢測器(22)的殼體(42)、用于所述光檢 測器(40)的殼體(44)和所述光檢測器(40)處于實(shí)質(zhì)相同的電位；以及絕緣材料，位于所述外殼體(26)與用于所述光檢測器(40)的所述殼體(44)和用于所 述輻射閃爍體檢測器(22)的所述殼體(42)中所述至少之一之間。
8. 如權(quán)利要求1所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述輻射閃爍體檢測器(22)包括 晶體材料。
9. 如權(quán)利要求1所述的輻射檢測器部件(20)，其中，所述光檢測器(40)包括光電倍增管。
10. 如權(quán)利要求1所述的輻射檢測器部件(20)，用于檢測從沿井身的地質(zhì)構(gòu)造所發(fā)射 的輻射。
全文摘要
輻射檢測器部件(20)包括輻射閃爍體檢測器(22)，用于生成作為所檢測輻射的函數(shù)的光信號。光檢測器(40)在操作上可與輻射閃爍體檢測器(22)連接，用于接收來自輻射閃爍體檢測器的光信號并生成作為所接收光信號的函數(shù)的電信號。光檢測器的殼體(44)可與光檢測器(40)電連接。殼體(44)和光檢測器(40)中至少之一可與電源的電極電連接，由此，殼體和光檢測器在電連接時處于實(shí)質(zhì)相同的電位。
文檔編號G01T1/202GK101793970SQ20101011875
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者A·M·阿拉比索, K·D·瓊斯 申請人:通用電氣公司