專利名稱：低能中子發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及用于產(chǎn)生中子的裝置，尤其涉及應用于地下的中子發(fā)生器。
背景技術：
在用于地下水、石油及天然氣的開采和檢測的勘探中，確地質層組
(geological formation)的特性具有十分重要的意義。為此，現(xiàn)已開發(fā)了多 種技術來測量地下特征并評估獲得的數(shù)據(jù)來確定目標區(qū)的巖石特征。這些技 術典型地包括在地下部署多個工具或儀器，其上裝備有適于向地層發(fā)出能量
(通常通過一個穿過地層的井眼)的發(fā)生源。發(fā)出的能量與周圍地層相互作 用后產(chǎn)生的信號被儀器上的一個或一個以上的傳感器或探測器所探測和測 量。通過處理探測到的信號數(shù)據(jù)，能夠獲得地下特征的一個概況或記錄。 目前已經(jīng)開發(fā)了多種用于評估地層的測井技術(logging technique )。許
不帶電荷且具有與質子相同的質量。電荷的缺乏使中子能夠穿透進入地層。 中子的這種特性使其成為地下測井應用的理想選擇。在地層當中，中子與物 質發(fā)生多種方式的反應。這些反應當中的一些特性能夠用來測量地層的特 征。
不同類型的放射源已經(jīng)被用于地下測井系統(tǒng)中。例如，中子或伽瑪射線 可簡單地通過使用放射性同位素(能夠隨著時間自然衰變)產(chǎn)生，可以用一 個X射線源，或者可以在電子設備中產(chǎn)生中子，該設備在需要時利用核反應 產(chǎn)生中子。美國專利號3255353、 4810459、 4879463和4904865描述了裝備 有活性放射源和適當傳感器的測井儀。對于中子測井，化學發(fā)生源具有實質 上不會毀滅的優(yōu)點。它沒有電子部件，所以可以靠它持續(xù)產(chǎn)生中子(零停機 時間)。然而，這也是化學發(fā)生源的一個缺點。由于中子的發(fā)射不能被中斷， 操作發(fā)生源和裝有發(fā)生源的儀器時必須遵守嚴格的放射安全程序。這一缺點 促進了電子中子發(fā)生源的發(fā)展。高能中子可利用核聚變反應通過高能粒子的受控碰撞產(chǎn)生。這樣的系統(tǒng) 通常被稱作中子發(fā)生器。通過利用高能粒子束可以按需要產(chǎn)生中子，這使得 構建這樣的中子發(fā)生源成為可能，該中子發(fā)生源以精確設定的持續(xù)時間和時
間序列發(fā)出成群的中子。美國專利號5239410描述了這樣的 一種脈沖中子發(fā) 生器。在'410專利中描述的中子發(fā)生器利用了一個加速管，諸如氘離子之類 的帶電粒子在加速管里通過靜電電壓被加速并和諸如氚一類的靶元素相碰 撞。氖離子與氖元素靶的反應產(chǎn)生絕大多數(shù)處在14兆電子伏能量水平的單 能中子。在大多數(shù)應用中，中子并不是持續(xù)發(fā)出的，而是按精確設定的持續(xù) 時間和重復的順序以小段方式發(fā)出。當使用這樣的脈沖中子發(fā)生器時，儀器 周圍的地層受到重復的、不連續(xù)的中子"群"的轟擊。美國專利號4501964、 4883956、 4926044、 4937446、 4972082、 5434408、 5105080、 5235185、 5539225、 5219518和5608215描述了裝有中子發(fā)生器的測井儀。
圖l示出了一個"熱陰極"電子中子發(fā)生器IO。這類發(fā)生器10通常有 三個主要部件
(i) 氣體源，用來供應反應物，例如氘(H2)和氚(H3);
(ii) 離子源，通常包含至少一個陽極和一個發(fā)射電子的陰極；以及
(iii) 加速縫隙，用來將產(chǎn)生的離子驅動到達靶材處以發(fā)生核反應并產(chǎn) 生兆電子伏(MeV)量級的能量。
圖1中的中子發(fā)生器IO使用一個由覆蓋有鋯涂層的螺旋燈絲14構成的 氣體發(fā)生源12，它在加熱時釋放氣體。在典型的操作條件下，燈絲14被電 流加熱來激發(fā)氣體的釋放，陰極16被電流加熱，發(fā)射出的電子通過電場被 加速后產(chǎn)生出離子束去撞擊靶材18并產(chǎn)生中子。這種常規(guī)發(fā)生器的設計需 要相當大的電能來驅動其組件。
許多電壓式中子發(fā)生器在運行時需要帶一個電池組作為電源。此外，用 于行星和小行星的元素分析的中子發(fā)生器的空間應用需要一個靠盡可能小 的功率來運行的系統(tǒng)。常規(guī)中子發(fā)生器有非常高的功率需求。因此需要一種 靠較小功率來運行的改進型中子發(fā)生器。

發(fā)明內容
本發(fā)明 一方面提供了 一種在地下使用的中子發(fā)生器。該中子發(fā)生器包括 柵極，被配置為當通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生出可電離的氣體；陰極，被配置為用于發(fā)射電子，以加熱柵極并和可電離氣體原子相碰撞而產(chǎn)生
離子；以及靶材，用于從撞擊到靶材上的離子的撞擊中產(chǎn)生中子。
本發(fā)明另 一方面提供了 一種在地下使用的中子發(fā)生器。該發(fā)生器包括
管，形成有容納氣體的密封殼；設置在管內的柵極，當通過電子撞擊到其上 而被加熱時產(chǎn)生可電離的氣體；設置在管內的陰極，用于發(fā)射電子，以加熱 柵極并和可電離氣體原子碰撞來產(chǎn)生離子；以及設置在管內的靶材，從撞擊 到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
本發(fā)明的另一方面提供了一種地下使用的與中子發(fā)生器結合為一體的 工具。所述中子發(fā)生器包括管，形成有容納氣體的密封殼；設置在管內的柵 極，以在柵極通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生可電離的氣體；設置在管 內的陰極，用于發(fā)射電子，以加熱柵極并和可電離氣體原子碰撞來產(chǎn)生離子； 以及設置在管內的靶材，從撞擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
本發(fā)明另一方面提供了一種制造地下使用的中子發(fā)生器的方法。此方法 包括在管內設置陰極；在管內設置柵極，以在柵極通過電子撞擊到其上而被 加熱時產(chǎn)生可電離的氣體；設置陰極來發(fā)射電子，去撞擊柵極并和可電離氣 體原子碰撞來產(chǎn)生離子；在管內設置一個靶，從撞擊到靶材上的離子的碰撞 中產(chǎn)生中子。
本發(fā)明另 一方面提供了 一種制造地下使用的中子發(fā)生器的方法。此方法 包括在管中設置陰極，該管被配置為適于安裝在地下處理的工具上，且該管 形成了容納氣體的密封殼；在管內設置用來接收陰極發(fā)射出的電子的柵極， 該柵極在通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生出可電離的氣體；配置陰極以 發(fā)射電子，從而與可電離氣體原子碰撞以產(chǎn)生離子；在管內設置靶材，從撞 擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。


通過閱讀以下詳細的描述和示意圖的參考資料，本發(fā)明的其他方面和優(yōu) 點將會變得顯而易見，在示意圖中各個元件都給出了相應的數(shù)字標記，其中 圖l是常規(guī)中子發(fā)生器示意圖； 圖2是按照本發(fā)明設計出的中子發(fā)生器的示意圖； 圖3是具有按照本發(fā)明設計出的中子發(fā)生器的井下工具的示意圖； 圖4示出了按照本發(fā)明制造中子發(fā)生器的方法的流程圖；圖5示出了按照本發(fā)明制造中子發(fā)生器的方法的另一個流程圖。
具體實施例方式
圖2示出了本發(fā)明的一個方面。其中的中子發(fā)生器30—般包括有類似 于美國專利號5293410 (轉讓給本申請人并在此全文引用作為參考)描述的 發(fā)生器的結構。發(fā)生器30包括由合適的材料制造并提供氣密室的空心筒形 的管32，離子源管34,氣體供應柵極36,引出電極38,耙電極40,以及陰 極48。管32內含有相互平行并橫向設置的凸緣43、 44、 46來提供導電通路 并為這里描述的發(fā)生器元件提供堅實的支撐。
離子源管34包括筒形空心電極50，其對準發(fā)生器30的縱軸并由柵網(wǎng)或 線圈制成。電極50被牢牢地固定在凸緣44上(例如通過導電焊盤)。電極 50被構造為能提供一些功能。
電極50的一部分包括柵極36,柵極36設置為與發(fā)生器縱軸橫截，并鄰 近陰極48。柵極36為發(fā)生器30提供氣體供應。柵極36包括平面柵網(wǎng)或篩 網(wǎng)，其涂有加熱時能釋放可電離的氘和氚氣體的材料。柵極36可以由任何 的高熔點材料制成，譬如鎢或錸或它們的合金。柵極36可覆蓋由鈦、鈧或 鋯形成的薄膜。覆蓋物可用本領域公知的任何技術涂到柵極36上。在圖2 示出的實施方式中，柵極36在離子源管34的一端位于陰極48的前面。其 他實施方式中柵極36可以被安裝在電極50的中空部分(未示出)。
柵極36還能促進電子發(fā)射，將電子加速從陰極48射向柵極36。電極 50延長的中空部分在離子源區(qū)域形成電場，從而將離子源管34的離子發(fā)射 出來。柵極36段與電極50的中空部分相互電連接并以相同的電壓工作。在 幾百伏特范圍內的電壓(直流或脈沖電流)可以被施加于電極50。
在圖2中示出的實施方式中，陰極48被設置為靠近電極50的 一個末端。 陰極48包括由加熱時易于發(fā)射電子的材料塊構成的電子發(fā)射器。陰極48的 發(fā)射器被固定在凸緣43上并連接到陰極加熱電流源100來提供加熱發(fā)射器 所需的功率，如本領域所公知的方式。在本發(fā)明的其他實施方式中，陰極48 可以配置有一個以上的發(fā)射器元件，或者設置在空心電極50(未示出)內部 的發(fā)射器。
在一些實施方式中，陰極48包括熱離子陰極。熱離子陰極是被加熱的 陰極，與不需要加熱就發(fā)射電子的冷陰極相反。當用熱離子陰極48實施時，陰極最好是"散布"式(dispenser type)或"容積"式的。相比其他熱離子 類型陰極，在氫氣環(huán)境中使用的散布式陰極能使每單位加熱器能量產(chǎn)生的電 子發(fā)射量最大化，同時能在一個中等的溫度下操作。陰極發(fā)射塊的實施方式 包含由多孔鴒制成的基底，里面充滿易于受激發(fā)射出電子的材料，譬如鋇氧 化物和鈧氧化物等組合制成的混合物。每一種陰極都對其運行環(huán)境(氣壓和 氣體種類)具有不同的易感性。散布式陰極在真空要求和避免污染的保管需 要方面是苛刻的。本發(fā)明是通過把散布式陰極安置在發(fā)生器殼體內部的氘或 氖氣體環(huán)境中而實施的。這種結構能夠提供幾百小時的電子射流，然而只需 要幾瓦特的加熱器功率。向陰極48供電的是陰極加熱器電流源100,其獨立 于離子源管34的電壓源150。這樣的實施方式可以對加熱器電流源100和電 壓源150進行更好的控制。
發(fā)生器30還包含了設置在離子源管34末端的引出電極38,其面向位于 管32末端的靶電極40。引出電極38由凸緣46支承。引出電極38包括一個 環(huán)型主體(例如，由鎳或合金制成)并且其縱軸與管32的縱軸排列在一條 線上。電極38主體的中心孔52在離開離子源管34向外的方向發(fā)散，從而 在主體的末端產(chǎn)生了一個面朝靶電極40的花托狀外形39。
引出電極38為加速縫隙54提供了一個電極，加速縫隙54推動電離的 氘和氚粒子從離子源管34射向充滿氘和氚的靶材40。鈦或鈧的薄膜沉積到 面向離子源管34的靶電極40的表面上，。
加速離子射向靶材40的電勢在很大程度上建立在引出電極38和抑制電 極56之間。抑制電極56是一個朝向靶電極40的凹狀部件，它具有置于中 央的孔58，該孔使得處在縫隙54中被加速的離子能夠撞擊到靶材電極40 上。抑制電極56與高壓源160相連接。為了防止電子在離子轟擊中從靶材 40上被引出(二級電子)，抑制電極56最好處在相對于靶材電極40為負的 電壓。
本發(fā)明還可以在引出電極38上附加一個切斷電極60。正如美國專利號 5293410中所描述的，在電壓脈沖關斷時，慢速移動的離子往往使中子脈沖 產(chǎn)生拖尾，這對脈沖形狀是有害的。切斷電極60能對這種狀況提供校正。 所述電極60的外形可以是網(wǎng)篩狀，其被安裝在引出電極38的孔52上，面 向離子源管34。切斷電極60可以由高穿透性的鉬網(wǎng)制成。切斷電極60受電 壓脈沖控制，該脈沖同步于施加在陽極50上的電壓脈沖并與其互補。施加在切斷電極60上的脈沖為正。在另一個方面中，切斷電極60不是受電壓脈
沖控制，而是可以保持在正電壓下(例如，幾伏特)。這種低正電壓防止在 離子束中脈沖的末端產(chǎn)生的慢速離子離開離子源，從而使中子脈沖末端能夠
迅速切斷(即， 一個短暫的下降時間)。切斷電極60最好用球缺形狀的金屬 柵極制造，并且其凹面朝向靶材電極40。電極60的一部分網(wǎng)面可以突出到 筒狀中空陽極50的內部。
為了產(chǎn)生受控的中子輸出，持續(xù)的或周期噴射的，離子源管34的電壓 源150為轟擊離子束提供動力。在脈沖操作模式中，離子源電壓源150的輸 出端可配備一個離子源脈沖器來調節(jié)其操作。在這個實施方式中，離子源脈 沖器有一個連接到電極50上的直接輸出，還有一個連接到引出電極38上的 互補輸出。高壓源160、離子源電壓原150,以及離子源脈沖器都可以是本 領域公知的任何適合的類型(例如,在美國專利號3756682, 3546512或者 5293410中描述的)。
如前所述，對發(fā)生器30供應的可電離氣體是由柵極36提供的。在操作 期間，陰極48發(fā)射出的電子束流中的一些電子在運行路徑上與柵極36相撞 并使其加熱。其他電子穿越柵極36中的開口去和可電離氣體原子相碰撞。 被加熱的柵極36釋放出氣體氘和氚，在發(fā)生器密封殼內達到一定的氣壓， 這個氣壓足以獲得運行發(fā)生器30所需的離子束流。由于氣體釋放是通過加 熱柵極36被激活的，因此可以通過陰極加熱流來控制離子束流，從而控制 中子的發(fā)生。例如，本發(fā)明的一個方面可以將高電壓和電極50的電壓配置 為固定值，這樣靶材40上的離子束流將是陰極48加熱流、柵極36的溫度 狀況和加到管32上的氖和氖的量的函數(shù)。如果由于陰極電子發(fā)射量的增加 使得中子輸出量增加，就可以調節(jié)陰極加熱流來減少柵極上的離子束進而降 低發(fā)生器內部的氣壓。降低的氣壓有效地減少了可用來加速的離子數(shù)量，從 而將中子輸出恢復到一個穩(wěn)定的調節(jié)數(shù)值。在本發(fā)明的另一方面，施加到管 上的氘和氚氣體的量可以用來決定離子束流的范圍，發(fā)生器在該范圍內運 行。例如在殼內的氘和氚氣體的量能夠使陰極48被加熱時發(fā)射出強度為20 毫安、經(jīng)過240伏特加速的電子的情況下，離子束流可以通過調節(jié)陰極加熱 流來控制(例如，在O到IOO微安范圍內)。
.-如果需要，可以直接監(jiān)控中子輸出量，并且陽極的電壓源和高電壓電源 都能得到自動或手動控制以獲得穩(wěn)定的中子輸出。如果只給發(fā)生器30供應氘和氘相互作用的結果，而不是前文中認為的氘 與氖的反應。
引出電極38和抑制電極56之間建立的高電壓產(chǎn)生了很高的電勢梯度， 這個電勢梯度將氘和氚離子加速，使其從引出電極38的電極孔52射向靶材 40。離子所獲得的能量足以在發(fā)生撞擊的離子和靶材的核子之間激發(fā)中子發(fā) 生反應，并且為靶材40補充新的靶材材料。
圖3示出了本發(fā)明的另一個方面。穿透進地下地層的井眼72中安裝了 一個井下工具70。例如，工具70可能是美國專利7073378、 5884234、 5067090 和5608215所描述的類型(全部被指定到本申請人并在此全文引入作為參 考)。工具70包含一個本發(fā)明的中子發(fā)生器30，它能向井眼72周圍的地層 發(fā)射出中子的連續(xù)脈沖。中子和地層核子之間的反應導致的輻射被核探測器 76所探測。為了減少不必要的直接輻射流量，在探測器76和中子發(fā)生器30 之間插入了適當?shù)钠帘纹?8。典型地，探測器76的輸出信號按照本領域所 公知的手段通過電子元件/電路80進行分析并傳輸?shù)接嬎銠C82。雖然沒有在 圖3中示出，中子發(fā)生器30的其他實施方式可以使用多腔結構，其中包括 一個容納在另一個腔室(可容納功率源、附加氣體源等)中的內管(諸如密 封管32),該腔室又可以進一步被容納在第三腔室(可被配置為保護其中內 容免受外部壓力和腔室附件的損壞)中。
如圖所示，工具70通過支架84被支撐在井眼72內，支架84可以是線 纜系統(tǒng)(例如滑線、測井電纜、連續(xù)油管(coiled tubing)等)或者是隨鉆 系統(tǒng)中的鉆柱。利用線纜工具，工具70在并眼72中通過絞盤86被提升或 降低，該絞盤86由地面設備88來控制。支架84包含導線90,它把井下電 子器件、中子發(fā)生器30和地面設備88連接起來，以實現(xiàn)信號/數(shù)據(jù)/電力 和控制的傳輸?；蛘咛娲兀褂勉@柱或者滑線測井電纜，電力可以供應到 井下，信號/數(shù)據(jù)可在工具70中處理和/或記錄，處理好的數(shù)據(jù)通過多種 方式傳送到地面設備88。
圖4示出了按照本發(fā)明用于構造中子發(fā)生器的方法200的流程圖。在一 個方面中，該方法在步驟205中將陰極48布置在管中。在步驟210中，在 管內布置柵極36,從而當其被電子撞擊而加熱時能產(chǎn)生一種可電離的氣體。 在步驟215中，陰極被配置為用來發(fā)射電子去撞擊柵極并且和可電離氣體的 原子碰撞以產(chǎn)生離子。在步驟220中，靶材40布置在管內，用來通過撞擊
ii到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
圖5示出了按照本發(fā)明的用于構造中子發(fā)生器的方法300的流程圖。在 一個方面，該方法在步驟305中將陰極48布置在配置為安裝有用于地下處 理的工具70的管里，該管形成了容納氣體用的密封殼。在步驟310中，柵 極36被布置在管內以用來接收陰極發(fā)射出的電子，該柵極被配置為當由撞 擊到其上的電子加熱時可發(fā)射出電子。在步驟315中，陰極被配置為發(fā)射電 子以與可電離氣體原子相撞擊來產(chǎn)生中子。在步驟320中，在管內設置了靶 材40來通過撞擊到靶材上的離子的撞擊來產(chǎn)生中子。方法200和300的實 施方式可以用這里揭示的任何構造和技術來實現(xiàn)。
對本領域技術人員而言，很明顯本發(fā)明的各方面都可以用具備適當硬件 的、編制有用于執(zhí)行本發(fā)明技術方案的軟件的通用型計算機來實現(xiàn)。編制程 序可以如下方式實現(xiàn)，即用計算機處理器可讀的一個或多個程序存儲設備， 并且對計算機可執(zhí)行指令的一個或多個軟件程序進行編碼以執(zhí)行所述的操 作。程序存儲設備可以采用下列形式，如一或多張軟盤、CD ROM或其他 光盤、磁帶、只讀存儲器芯片(ROM),以及其他本領域公知的或今后研發(fā) 的形式。指令程序可以是"目標代碼"，例如以基本能夠由電腦直接執(zhí)行的 二進制形式，在執(zhí)行前需要編譯和解釋的"源代碼"形式，或者以一些中間 形式，如部分編譯代碼。這里的程序存儲設備和指令編碼的準確形式是非實 質性的。所以這些處理方法可以用在地表儀器、系統(tǒng)工具、遠離井眼地點的 位置中，或者通過本領域公知的方式共享。在希望顯示處理過的或原始的數(shù) 據(jù)/圖像的場合，本發(fā)明的各方面還可以使用本領域所公知的常規(guī)顯示手段來 實現(xiàn)。
雖然本發(fā)明公開描述了本發(fā)明的各具體方面，本領域技術人員通過對本 發(fā)明所公開的內容進行研究，可以很容易得到多種修改和變體形式，包括與 所述要素進行相同功能和/或者結構的等效替代。例如，作為改進，在以上公 開的儀器構造上增加一些額外的多種發(fā)生源或傳感器來執(zhí)行(核類型測量之 外的)地下測量工作。同樣作為改進，以上公開的各方面可以使用常規(guī)的電 子元件、傳感器、硬件、電路、腔室和本領域公知的材料實現(xiàn)。利用以上公 開的配置實現(xiàn)的系統(tǒng)用于線纜、滑線、開采測井、LWD/MWD、 LWT、海洋 環(huán)境、水庫監(jiān)視都是本發(fā)明可能的應用地點t對本領域技術人員來說，所有 這些類似的變化都認為處于所附權利要求書中定義的本發(fā)明的范圍之內。
1權利要求
1、一種在地下使用的中子發(fā)生器，包括柵極，被配置為當通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生出可電離的氣體；陰極，被配置為用于發(fā)射電子，以加熱柵極并和可電離氣體原子相碰撞而產(chǎn)生離子；以及靶材，用于從撞擊到靶材上的離子的撞擊中產(chǎn)生中子。
2、 根據(jù)權利要求1所述的中子發(fā)生器，其中所述柵極涂覆了加熱時釋 放出可電離氣體的材料。
3、 根據(jù)權利要求1所述的中子發(fā)生器，其中所述柵極定位在可接收陰 極發(fā)射出的電子的直接通路中。
4、 根據(jù)權利要求1所述的中子發(fā)生器，其中所述陰極被配置用來接收 可調整的電流。
5、 根據(jù)權利要求1所述的中子發(fā)生器，其中所述發(fā)生器包括一個容納 柵極、陰極和靶材的管。
6、 根據(jù)權利要求5所述的中子發(fā)生器，其中所述管形成了用于容納柵 極釋放的可電離氣體的密封殼。
7、 根據(jù)權利要求5所述的中子發(fā)生器，還進一步包括設置在管內部的氖或氖氣體o
8、 一種在地下使用的中子發(fā)生器，包括 管，形成有容納氣體的密封殼；設置在管內的柵極，以在柵極通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生可電 離的氣體；設置在管內的陰極，用于發(fā)射電子，以加熱柵極并和可電離氣體原子碰 撞來產(chǎn)生離子；以及設置在管內的靶材，從撞擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
9、 根據(jù)權利要求8所述的中子發(fā)生器，其中所述柵極涂覆了加熱時釋 放出可電離氣體的材料。
10、 根據(jù)權利要求8所述的中子發(fā)生器，其中所述柵極定位在可接收陰 極發(fā)射出的電子的直接通路中。
11、 根據(jù)權利要求8所述的中子發(fā)生器，其中所述陰極被配置為用來接 收可調整的電流。
12、 根據(jù)權利要求8所述的中子發(fā)生器，其中所述管包括設置在管內部 的氘和氚氣體。
13、 一種在地下使用的與中子發(fā)生器結合的工具，所述中子發(fā)生器包括 管，形成有容納氣體的密封殼；設置在管內的柵極，以在柵極通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生可電 離的氣體；設置在管內的陰極，用于發(fā)射電子，以加熱柵極并和可電離氣體原子碰 撞來產(chǎn)生離子；以及設置在管內的耙材，從撞擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
14、 根據(jù)權利要求13所述的工具，其中所述柵極上涂覆了加熱時釋放 可電離氣體的材料。
15、 根據(jù)權利要求13所述的工具，其中所述柵極定位在可接收陰極發(fā) 射出的電子的直接通路中。
16、 根據(jù)權利要求13所述的工具，進一步包括用于陰極的可調節(jié)電流源。
17、 根據(jù)權利要求16所述的工具，進一步包括用于發(fā)生器電子元件的 電壓源。
18、 根據(jù)權利要求13所述的工具，其中所述管包括設置在管內部的氘 或氖氣體。
19、 一種用于構造地下使用的中子發(fā)生器的方法，包括 在管內設置陰極；在管內設置柵極，以在柵極通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生可電離 的氣體；配置陰極以發(fā)射電子，以撞擊柵極并和可電離氣體原子碰撞來產(chǎn)生離子；在管內設置靶材，從撞擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
20、 根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述柵極涂覆了加熱時釋放出 可電離氣體的材料。
21、 根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述柵極定位在可接收陰極發(fā)射出的電子的直接通路中。
22、 根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括在陰極上連接可調節(jié)的電流源。
23、 根據(jù)權利要求22所述的方法，進一步包括在發(fā)生器的電子元件上連接電壓源。
24、 根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括在管內部設置氘或氚氣體。
25、 一種用于構造地下使用的中子發(fā)生器的方法，包括在管中設置陰極，該管被配置為適于安裝在地下處理的工具上，且該管形成了容納氣體的密封殼;在管內設置用來接收陰極發(fā)射出的電子的柵極，該柵極在通過電子撞擊到其上而被加熱時產(chǎn)生出可電離的氣體；配置陰極以發(fā)射電子，從而與可電離氣體原子碰撞以產(chǎn)生離子；在管內設置耙材，從撞擊到靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生中子。
全文摘要
一種低能中子發(fā)生器及其構造方法。所述發(fā)生器包括一個配置為當通過電子撞擊到其上而被加熱時能產(chǎn)生出可電離氣體的柵極。陰極發(fā)射出電子用以加熱柵極并和產(chǎn)生的可電離氣體原子相碰撞來產(chǎn)生離子。中子在撞擊到發(fā)生器內部的靶材上的離子的碰撞中產(chǎn)生。一種適于地下使用的工具結合了所述中子發(fā)生器。
文檔編號H05H3/00GK101460003SQ20081008198
公開日2009年6月17日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權日2007年12月10日
發(fā)明者喬爾·L·格羅夫斯, 哈羅德·富茨納 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司