[實用新型]一種氣體中子探測器用高低壓脈沖電源

有效

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• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN207530723U
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 王海濤;湯彬;王仁波;周書民;劉志鋒;陳銳;張雄杰;瞿金輝
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 胡里程

本實用新型公開一種氣體中子探測器用高低壓脈沖電源,由外部同步脈沖信號控制高低壓脈沖的頻率和占空比，在直流高壓電源和直流低壓電源之間接入一個半橋式控制電路，通過半橋式高壓MOS管的上橋臂和下橋臂交替導通的方式來實現(xiàn)脈沖高壓低輸出。當同步脈沖為高電平時，直流高壓電源為氣體中子探測器供電；當同步脈沖為低電平時，直流低壓電源為氣體中子探測器供電，此時可防止因中子通量過大導致氣體探測器飽和。輸出高壓脈沖占空比在0%~90%之間連續(xù)可調(diào)、輸出高壓脈沖頻率可以在1Hz~2KHz連續(xù)可調(diào)、輸出高壓脈沖上升/下降沿寬度小于1μs，非常適合利用氣體中子探測器進行脈沖中子測井領域的中子探測。

技術領域

本實用新型屬于電源設計技術領域，具體涉及一種高低壓脈沖電源，特別適用于利用氣體中子探測器進行脈沖中子測井領域的中子探測。

背景技術

脈沖中子測井是指脈沖中子源每隔一定時間發(fā)射一定寬度的快中子，照射地層，通過研究中子與地層的相互作用來研究地層。目前該方法主要應用于石油和鈾礦勘探與開采行業(yè)。中子探測是脈沖中子測井領域的一個重要組成部分，由于中子不帶電，不能直接引起物質(zhì)的“電離”與“激發(fā)”，對中子的探測主要通過對它與物質(zhì)作用產(chǎn)生的次級帶電粒子的探測而實現(xiàn)，目前應用較為廣泛的中子探測器為³He正比計數(shù)管。³He正比計數(shù)管通過³He氣體與中子進行核反應產(chǎn)生帶電粒子——質(zhì)子與氚核，質(zhì)子與氚核與³He氣體發(fā)生電離碰撞，使³He氣體分子電離，形成大量的離子對（電子和正離子）。在外加電場的作用下，這些電子和正離子分別向正電極（中心陽極絲）和負電極（金屬管殼）漂移。電子愈接近陽極，電場強度越強，電子獲得的能量足以與氣體原子發(fā)生電離碰撞，形成新的離子對。同樣新的電子再次被加速并發(fā)生新的電離碰撞，越接近陽極，碰撞幾率越大，進而產(chǎn)生雪崩效應，雪崩后的離子對數(shù)目大量增多，形成信號的放大，得到與入射中子能量對應的脈沖信號。然而因為雪崩只發(fā)生在陽極絲周圍狹小的范圍內(nèi)，當輸入中子通量過大，導致陽極絲周圍的氣體全部處于電離狀態(tài)，進而導致探測器飽和，無法輸出脈沖信號。

氣體正比計數(shù)管的雪崩效應與探測器內(nèi)部的氣體壓強、工作電壓、電極（陽極絲、金屬管殼）半徑有關，在儀器系統(tǒng)的工作過程中，中子探測器的氣體壓強、電極半徑參數(shù)基本無法改變，為了避免因中子通量過大而導致的探測器飽和，可通過降低其工作電壓來實現(xiàn)。比如在脈沖中子測井過程中，當發(fā)射源中子的時間段內(nèi)，將³He中子探測器的工作電壓降低到工作坪區(qū)以下，避免因過度的雪崩效應導致探測器飽和，而引起的探測器短暫失效現(xiàn)象；當源中子脈沖時間段過后，再將探測器的工作電壓回升到正常的工作坪區(qū)。能夠適用于這種情況的工作電源目前尚未見報道，本實用新型所述的氣體中子探測用高低壓脈沖電源即可完成該功能，能夠很好地適用于脈沖中子通量較大情況下的中子測井系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種氣體中子探測器用高低脈沖電源，可由外部同步脈沖信號控制高低壓脈沖的頻率和占空比，可防止因中子通量過大導致氣體探測器飽和，適用于脈沖中子通量較大情況下的中子測井領域。