Криостат для высокочувствительного детектора фотонов

СОЮЗ СОЕЕТСНИХШИЛЮМИЕжРЕСПУБЛИК ЗС,Р; . т-,файал г, ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ ГОСУДЛРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРпО деллм изОБРетений и ОтнРытю(56) Патент Великобритании У 2005395 А, кл. Р 25 Р 3/1 О, 1979.Тезгаг 4 О.А. е а 1. А сгуояепс Йечъсе Йог а 1 ом епегяу х-гау зрасе йегессог "Сгуо 8 епхсз" 1974, чо 1. 14, В 9, р. 509-510.(54) КРИОСТАТ ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА ФОТОНОВ(57) Криостат для высокочувствительного детектора фотонов предназначендля поддержания низкой рабочей температуры детектора при каротаже буровых скважин. Предложенное устройЯО 1281182 А 34 Н 01 4 39/00, Р 25 0 3/10,ство проще и надежней известных. Этообусловлено оригинальной конструктивной схемой теплоинерционного устройства, в тепловом контакте с которым расположен детектор. Поперечныйразмер криостата в данном случае ог-:раничен диаметром скважины, .поэтомуцентральная часть теплоинерционногоустройства выполнена в виде стержня.вытянутого вдоль скважины. Его теплоемкости достаточно для поддержаниятемпературы детектора в течение нескольких часов. Нагрев стержня излучением стенок скважины эффективноэкранирован трубой - внешней частьютеплоинерционного устройства. Надежность криостата обеспечена как простотой конструкции, так и отсутствиемв нем специального хладагента. Оптимально, если теплоемкости стержняи трубы примерно равны. Когда теплоинерционное устройство выполнено изодного материала, масса стержня болЬше массы трубы. 1 з,п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к низкотемпературным измерениям и может бытьиспользовано при каротаже скважин,Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности рабо.ты криостата при каротаже.На чертеже схематично изображенпредлагаемый криостат,Внутри вакуумированного кожуха 1расположен высокочувствительный детектор 2 фотонов, находящийся в тепловом кбнтакте с теплоинерционнымустройством 3, а именно с его центральной частью - стержнем 4. Внешняячасть теплоинерционного устройства3 представляет собой трубу 5, окружающую стержень 4 и детектор 2. Вкожухе 1 имеется отверстие 6 дляохлаждения теплоинерционного устройства 3 перед каротажем. Между стержнем 4 и трубой 5 сохранен круговойпромежуток 7, а между трубой 5 икожухом 1 - промежуток 8; Кожух 1выполнен из .нержавеющей стали и соединен с трубой 5 сильфоном 9. Труба5 соединена со стержнем 4 сильфоном10. Вместах соединения использованыникелевые переходники. Стержень 4 итруба 5 изготовлены из алюминиевогосплава типа дюраль. Нижняя частьтрубы 5, в месте расположения детектора 2 обработана цекованием. Внутренняя поверхность кожуха 1,наружная и внутренняя поверхности трубы 5и поверхность стержня 4 могут бытьотполированы, позолочены или покрыты фольгой,Криостат работает следующимобразом.40Перед каротажем через отверстиеб вводят хладагент, например жидкийазот или холодный штифт гелиевойхолодильной машины. В результатестержень 4 и труба 5 охлаждаютсядо точки кипения жидкого азота илиниже, После замены хладагента на сухой инертный гаэ - азот или гелий -для предотвращения конденсации влагиотверстие 6 закрывают пробкой, подсоединяют необходимые соединитель 50ные кабели (не показаны), Устройствовставляют в скважину и проводят необходимые измерения. Во время измерений детектор 2 поддерживается придостаточной для его нормальной рабо 55ты низкой температуре эа счет теплоемкости стержня 4. Дополнительноеэкранирование 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 надежнейй 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,Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я1. Криостат для высокочувствительного детектора фотонов, состоящий из вакуумного кожуха, в котором находятся детектор и теплоинерционное устройство из твердого тепло- проводного материала, причем в кожухе имеется отверстие для охлаждения этого устройства перед каротажем с помощью внешнего охлаждающего Средства, о т л и ч а ю щ и й с я 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, что1281182 их теплоемкасти являются величинамиодного порядка.2. Криостат по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что стержень Составитель А. Ва вРедактор А. Лежнина Техред А,Кравчук Корректор А,о Тираж 643дарственного комитета изобретений и открытий а, Ж, Раушская наб,дписн еламМос де роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,роектная, 4 Заказ 7139/6ВНИИПИ, п11303 и труба, окружающая стержень,выполнены из одного материала,причем масса стержня больше массытрубы,