Криостат для высокочувствительного детектора фотонов

 

Криостат для высокочувствительного детектора фотонов предназначен для поддержания низкой рабочей температуры детектора при каротаже буровых скважин. Предложенное устройство проще и надежней известных. Это обусловлено оригинальной конструктивной схемой теплоинерционного устройства , в тепловом контакте с которым расположен детектор. Поперечный размер криостата в данном случае or- раничен диаметром скважины .поэтому центральная часть теплоинерционного ycтpoйctвa выполнена в виде стержня. вытянутого вдоль скважины. Его теплоемкости достаточно для поддержания температуры детектора в течение нескольких часов. Нагрев стержня излучением стенок скважины эффективно экранирован трубой - внешней частью теплоинерционного устройства. Надежность криостата обеспечена как простотой конструкции так и отсутствием в нем специального хладагента. Оптимально , если теплоемкости стержня и трубы примерно равны. Когда теплоинерционное устройство выполнено нэ одного материала, масса стержня ше массы трубы. 1 з.п. ф-лы 1 ил. СО tvd 00

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО деллм изОБРетений и ОтнРытий (21) 2936251/24-25 (22) 20.06,80 (31) 7921750 (32) 21.06.79 (33) GB (46) 30.12.86. Нюл. Ф 48 (71) Шпюмбергер Оверсиз С.А. (РА) (72) Роланд Аллеск (FR), Сильвиан

Янссен (DK), Жан Турре и Алан Зарудиански (FR) (53) 621.326(088.8) (56) Патент Великобритании

У 2005395А, кл. F 25 D 3/10, 1979.

Testa О.А. et al. А cryogenic

device for à low energy x-ray space

detector "Cryogenics" 1974, чо1. 14, В 9, р. 509-510. (54) КРИОСТАТ ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА ФОТОНОВ (57) Криостат для высокочувствительного детектора фотонов предназначен для поддержания низкой рабочей температуры детектора при каротаже буровых скважин. Предложенное устрой„„SU „„1281182 А 3

< 4 Н 01 4 39/00, Р 25 0 3/10, ство проще и надежней известных. Эта обусловлено оригинальной конструктивной схемой теплоинерционного устройства, в тепловом контакте с которым расположен детектор. Поперечный . размер криостата в данном случае ог-: раничен диаметром скважины, .поэтому центральная часть теплоинерционного устройства выполнена в виде стержня. вытянутого вдоль скважины. Его теплоемкости достаточно для поддержания температуры детектора в течение нескольких часов. Нагрев стержня излучением стенок скважины эффективно экранирован трубой — внешней частью теплоинерционного устройства. Надежность криостата обеспечена KaK простотой конструкции, так и отсутствием в нем специального хладагента. Оптимально, если теплоемкости стержня и трубы примерно равны. Когда теплоинерционное устройство выполнено из одного материала, масса стержня болЬ« ше массы трубы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1281182

Изобретение относится к низкотемпературным измерениям и может быть использовано при каротаже скважин, Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности работы криостата при каротаже.

На чертеже схематично изображен предлагаемый криостат.

Внутри вакуумированного кожуха 1 расположен высокочувствительный детектор 2 фотонов, находящийся в тепловом кбнтакте с теплоинерционным устройством 3, а именно с его центральной частью — стержнем 4. Внешняя часть теплоинерционного устройства

3 представляет собой трубу 5, окружающую стержень 4 и детектор 2. В кожухе 1 имеется отверстие 6 для охлаждения теплоинерционного устройства 3 перед каротажем. Между стержнем 4 и трубой 5 сохранен круговой промежуток 7, а между трубой 5 и кожухом 1 — промежуток 8; Кожух 1 выполнен из .нержавеющей стали и соединен с трубой 5 сильфоном 9. Труба

5 соединена со стержнем 4 сильфоном

10. Вместах соединения использованы никелевые переходники. Стержень 4 и труба 5 изготовлены из алюминиевого сплава типа дюраль. Нижняя часть трубы 5, в месте расположения детектора 2 обработана цекованием. Внутренняя поверхность кожуха 1,наружная и внутренняя поверхности трубы 5 и поверхность стержня 4 могут быть. отполированы, позолочены или покрыты фольгой.

Криостат работает следующим образом.

Перед каротажем через отверстие

6 вводят хладагент, например жидкий азот или холодный штифт гелиевой холодильной машины. В результате стержень 4 и труба 5 охлаждаются до точки кипения жидкого азота или ниже. После замены хладагента на сухой инертный гаэ — азот или гелий— для предотвращения конденсации влаги отверстие 6 закрывают пробкой, подсоединяют необходимые соединитель50 ные кабели (не показаны) . Устройство вставляют в скважину и проводят необходимые измерения. Во время измерений детектор 2 поддерживается при достаточной для его нормальной рабо

55 ты низкой температуре эа счет теплоемкости стержня 4. Дополнительное экранирование стержня 4 трубой 5 значительно ослабляет нагрев стержня

4 и детектора 2 излучением от стенок кожуха 1. Теплоемкость стержня 4 того того же порядка, что и теплоемкость трубы 5. При выполнении стержня 4 и трубы 5 из одного и того же материала с учетом реальных условий нагрева предпочтительно изготавливать трубку 5 меньшей массы, чем стержень 4.

Выбор материалов для теплоинерционного устройства иэ соображений максимальной удельной теплоемкости на единицу объема и минимальноГо веса устройства показывает, что наиболее предпочтительными являются алюминиевые сплавы (для стержня и трубы 5), медь для стержня 4 и алюминиевый сплав для трубы 5, магнитный для трубы 5 и стержня 4. По сравнению с известными криостатами, в которых используется плавящийся или испаряющийся хладагент, предлагаемый криостат проще по конструкции и надеж нейй в эксплуатации. При практическом его использовании следует учитывать тепловое расширение использованных элементов. Эффект экранирования внешнего излучения можно усилить, используя дополнительные трубы теплоинерционного устройства расположенные вокруг трубы- 5 с соответствующими кольцевыми промежутками.

Формула и э обретения

1. Криостат для высокочувствительного детектора фотонов, состоящий из вакуумного кожуха, в котором находятся детектор и теплоинерционное устройство из твердого теплопроводного материала, причем в кожухе имеется отверстие для охлаждения этого устройства перед каротажем с помощью внешнего охлаждающего Средства, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, теплоинерционное устройство содержит центральную часть, выполненную в виде стержня, находящегося в тепловом контакте с детектором, и внешнюю часть в виде трубы, окружающей стержень с детектором, причем между трубой и стержнем и между трубой и кожухом сохранен круговой промежуток, при этом материал и размеры стержня и трубы, окружающей стержень выбраны такими, что

1281182

Составитель А. Ваганов

Редактор А. Лежнина Техред A.Êðàâ÷óê

Корректор А. Тяско

Заказ 7139/61 Тираж 643

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 их теплоемкцсти являются величинами одного порядка.

2. Криостат по п. i, о т л и— ч а ю шийся тем, что стержень и труба, окружающ.".я стержень, выполнены из одного материала, причем масса стержня больше массы трубы.