基于mppc的小型集成化地层伽玛探测器

文档序号:807945 发布日期:2021-03-26 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 基于mppc的小型集成化地层伽玛探测器 (MPPC-based small-sized integrated stratum gamma detector ) 是由 李涛 袁秀丽 于 2021-01-22 设计创作,主要内容包括:本发明公开了基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器,包括外壳,所述外壳的上端和下端均设置有装配固定结构,所述外壳包括外筒和端盖,所述外筒内设置有电路板,所述电路板包括第一圆形电路板、第二圆形电路板、第一条形电路板和第二条形电路板,所述外筒内部下端水平设置有第二圆形电路板,所述第二圆形电路板的底部电连接有线缆,第二圆形电路板的顶部连接有第一条形电路板和第二条形电路板,第一条形电路板和第二条形电路板上方连接有第一圆形电路板,所述第一圆形电路板顶部焊接有MPPC,所述MPPC为多像素光子计数器,所述MPPC顶部的有效感光面积为6mm*6mm,所述第一条形电路板上设置有温度补偿供电电路。(The invention discloses a MPPC-based small-sized integrated stratum gamma detector, which comprises a shell, wherein the upper end and the lower end of the shell are respectively provided with an assembly fixing structure, the shell comprises an outer barrel and an end cover, a circuit board is arranged in the outer barrel, the circuit board comprises a first circular circuit board, a second circular circuit board, a first strip-shaped circuit board and a second strip-shaped circuit board, the lower end in the outer barrel is horizontally provided with the second circular circuit board, the bottom of the second circular circuit board is electrically connected with a cable, the top of the second circular circuit board is connected with the first strip-shaped circuit board and the second strip-shaped circuit board, the first circular circuit board is connected above the first strip-shaped circuit board and the second strip-shaped circuit board, the top of the first circular circuit board is welded with MPPC, the MPPC is a multi-pixel photon counter, and the effective photosensitive area, and the first strip-shaped circuit board is provided with a temperature compensation power supply circuit.)

基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器

技术领域

本发明涉及伽玛计数探测器领域,特别是涉及基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器。

背景技术

自然伽玛测井,是一种沿井深测量岩层的天然伽玛射线强度的方法,目前已经广泛应用于地质研究、能源勘探等领域。现有的测井仪中用于地层伽玛计数探测的探测器部分,通常采用的都是光电倍增管配闪烁体的方式,其在以下技术及应用上有较大难度。

地层伽玛探测器,一般安装在钻铤内,经钻孔进入地层中完成测量。因钻孔直径是决定打孔成本的关键因素之一,所以对钻铤的直径是有严格要求的,相应地对其内部探测器的直径有十分严格的限制;且钻铤长度也有限,在有限的长度空间内需依次安装多种测井传感器,因此探测器的长度应尽可能的短。地层自然伽玛强度探测,还要求探测效率应尽可能高,以减少统计涨落误差。传统技术使用的光电倍增管,其本身尺寸较大,特别是长度基本都在几厘米以上,很难同时保证探测器长度短、探测效率高的两方面要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器,能在保证优异探测效率的基础上,实现了探测器的小型化,并可直接输出代表所探测到的伽玛事件数目的电平信号。

为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器,包括外壳,所述外壳采用钛合金材料,所述外壳的上端和下端均设置有装配固定结构,所述外壳包括外筒和端盖,所述外筒内设置有电路板,所述电路板包括第一圆形电路板、第二圆形电路板、第一条形电路板和第二条形电路板,所述外筒内部下端水平设置有第二圆形电路板,所述第二圆形电路板的底部电连接有线缆,第二圆形电路板的顶部连接有第一条形电路板和第二条形电路板,第一条形电路板和第二条形电路板上方连接有第一圆形电路板,所述第一圆形电路板顶部焊接有MPPC,所述MPPC为多像素光子计数器,所述MPPC顶部的有效感光面积为6mm*6mm,所述第一条形电路板上设置有温度补偿供电电路,所述第一圆形电路板的下方固定设置有温度传感器,所述第二条形电路板上设置有信号处理电路,并用于处理第一圆形电路板上传输过来的信号,所述第二圆形电路板上设置有供电电路,所述MPPC上方设置有圆柱形的闪烁体,所述闪烁体位于端盖的下方,所述闪烁体远离端盖的底部一面为出光面,且闪烁体的出光面通过光学硅胶耦合在MPPC顶部的光敏面上。

作为本发明的优选技术方案,所述第一条形电路板上的温度补偿供电电路用于根据环境温度的变化,向第一圆形电路板提供所需要的工作电压,进而为MPPC提供合适的工作电压,所述第二条形电路板上的信号处理电路用于将第一圆形电路板上传输过来的信号,进行信号放大、脉冲甄别、脉冲成形,最后输出代表了所探测到的地层伽玛事件的标准TTL电平信号,所述第二圆形电路板上的供电电路用于为第一条形电路板和第二条形电路板工作供电,并将第二条形电路板的输出信号输出。

作为本发明的优选技术方案,所述闪烁体具体为碘化铯闪烁体或碘化铊闪烁体其中的一种。

作为本发明的优选技术方案,所述闪烁体除与MPPC耦合的面为出光面外其余面均涂有反光层。

作为本发明的优选技术方案,所述第二圆形电路板和第一条形电路板、第二条形电路板之间采用插针互相连接成“Ⅱ”形,所述第一圆形电路板和第一条形电路板、第二条形电路板之间采用插针互相连接成“Ⅱ”形。

作为本发明的优选技术方案,所述电路板和外筒的内壁之间填充有减震垫,所述闪烁体和外筒的内壁缝隙之间填充设置有减震垫,所述外筒和端盖之间设置有减震垫。

作为本发明的优选技术方案,所述外筒的侧壁上开设有过线槽,所述过线槽用于钻铤中传感器的电源和数据导线的过线。

作为本发明的优选技术方案,所述线缆端部采用锁固胶固定设置在外筒内。

与现有技术相比,本发明能达到的有益效果是:

在使用该MPPC的小型集成化地层伽玛探测器时,闪烁体接收地层中伽玛射线照射后产生荧光,荧光通过光学硅胶被MPPC收集,并转换为电信号,通过第二条形电路板进行信号处理,最后输出电平信号,通过线缆传输至后续的装置,从而实现对地层伽玛的计数探测,该地层伽玛计数探测器在保证优异探测效率的基础上,实现了探测器的小型化,并可直接输出代表所探测到的伽玛事件数目的电平信号,增强了探测器的抗电磁干扰能力,提高了探测器在复杂力学条件下正常工作的能力,使其可以在地质勘探、能源勘探等领域里浅地层伽玛计数探测中广泛应用。

附图说明

图1为基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器的工作原理示意图;

图2为基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器的结构示意图;

图3为基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器另一实施例的结构示意图。

其中:1、外筒;2、端盖;3、闪烁体;4、装配固定结构;5、锁固胶;6、减震垫;7、光学硅胶;8、MPPC;9、第二圆形电路板;10、第一条形电路板;11、第二条形电路板;12、第一圆形电路板;13、线缆;14、外壳;15、电路板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。

实施例:

如图1-3所示,本发明提供基于MPPC的小型集成化地层伽玛探测器,包括外壳14,所述外壳14采用钛合金材料,所述外壳14的上端和下端均设置有装配固定结构4,所述外壳14包括外筒1和端盖2,所述外筒1内设置有电路板15,所述电路板15包括第一圆形电路板12、第二圆形电路板9、第一条形电路板10和第二条形电路板11,所述外筒1内部下端水平设置有第二圆形电路板9,所述第二圆形电路板9的底部电连接有线缆13,第二圆形电路板9的顶部连接有第一条形电路板10和第二条形电路板11,第一条形电路板10和第二条形电路板11上方连接有第一圆形电路板12,所述第一圆形电路板12顶部焊接有MPPC8,所述MPPC8为多像素光子计数器,所述MPPC8顶部的有效感光面积为6mm*6mm,所述第一条形电路板10上设置有温度补偿供电电路,所述第一圆形电路板12的下方固定设置有温度传感器,所述第二条形电路板11上设置有信号处理电路,并用于处理第一圆形电路板12上传输过来的信号,所述第二圆形电路板9上设置有供电电路,所述MPPC8上方设置有圆柱形的闪烁体3,所述闪烁体3位于端盖2的下方,所述闪烁体3远离端盖2的底部一面为出光面,且闪烁体3的出光面通过光学硅胶7耦合在MPPC8顶部的光敏面上。

在另外一个实施例中,所述第一条形电路板10上的温度补偿供电电路用于根据环境温度的变化,向第一圆形电路板12提供所需要的工作电压,进而为MPPC8提供合适的工作电压,所述第二条形电路板11上的信号处理电路用于将第一圆形电路板12上传输过来的信号,进行信号放大、脉冲甄别、脉冲成形,最后输出代表了所探测到的地层伽玛事件的标准TTL电平信号,所述第二圆形电路板9上的供电电路用于为第一条形电路板10和第二条形电路板11工作供电,并将第二条形电路板11的输出信号输出。

在另外一个实施例中,所述闪烁体3具体为碘化铯闪烁体或碘化铊闪烁体其中的一种。

在另外一个实施例中,所述闪烁体3除与MPPC8耦合的面为出光面外其余面均涂有反光层。

在另外一个实施例中,如图2-3所示,所述第二圆形电路板9和第一条形电路板10、第二条形电路板11之间采用插针互相连接成“Ⅱ”形,所述第一圆形电路板12和第一条形电路板10、第二条形电路板11之间采用插针互相连接成“Ⅱ”形。

在另外一个实施例中,如图2-3所示,所述电路板15和外筒1的内壁之间填充有减震垫6,所述闪烁体3和外筒1的内壁缝隙之间填充设置有减震垫6,所述外筒1和端盖2之间设置有减震垫6。

在另外一个实施例中,所述外筒1的侧壁上开设有过线槽,所述过线槽用于钻铤中传感器的电源和数据导线的过线。

在另外一个实施例中,如图2-3所示,所述线缆13端部采用锁固胶5固定设置在外筒1内。

在另外一个实施例中,如图2所示,所述装配固定结构4采用螺纹结构,如图3所示,所述装配固定结构4采用螺钉孔结构。

在另外一个实施例中,如图2所示,所述闪烁体3的规格为Φ18mm*40mm或如图3所示,所述闪烁体3的规格为Φ17.5mm*100mm;

在另外一个实施例中,如图2所示,探测器直径21mm,有效长度为88mm,其在办公室环境下自然伽玛计数率为33cps-36cps,如图3所示,探测器直径21mm,有效长度为190mm,其在办公室环境下自然伽玛计数率为85cps-88cps。

在使用该MPPC的小型集成化地层伽玛探测器时,闪烁体3接收地层中伽玛射线照射后产生荧光,荧光通过光学硅胶7,被MPPC8收集,MPPC8将荧光转换为电信号,MPPC8工作时通过第一条形电路板10的温度补偿供电电路为MPPC8稳压,通过第二条形电路板11进行信号放大、脉冲甄别、脉冲成形,最后输出代表了所探测到的地层伽玛事件的标准TTL电平信号,通过线缆13传输至后续的装置,从而实现对地层伽玛的计数探测,该地层伽玛计数探测器在保证优异探测效率的基础上,实现了探测器的小型化,增强了探测器的抗电磁干扰能力,提高了探测器在复杂力学条件下正常工作的能力,使其可以在地质勘探、能源勘探等领域里浅地层伽玛计数探测中广泛应用

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之 “上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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