Криостат для высокочувствительного детектора фотонов Советский патент 1986 года по МПК H01L39/00 F25D3/10 G01T1/24 

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

5соединена 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

6вводят 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 газ - азот или гелий для предотвращения конденсации влаги отверстие 6 закрывают пробкой, подсоединяют необходимые соединительные кабели (не показаны), Устройство вставляют в скважину и проводят необходимые измерения. Во время измерений детектор 2 поддерживается при достаточной для его нормальной работы низкой температуре за счет теплоемкости стержня 4, Дополнг тельное экранирование стержня 4 трубой 5

значительно ослабляет нагрев стержня 4 и детектора 2 излучением от стенок ожуха 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 материаа с учетом реальных условий нагрева предпочтительно изготавливать трубку 5 меньшей массы, чем стержень 4, Выбор материалов для теплоинерционного устройства из соображений максимальной удельной теплоемкости на

б

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 надежней в -эксплуатации. При практическом его использовании следует учитывать тепловое расширение использованных элементов. Эффект экранирования внешнего излучения можно усиить, используя дополнительные труы теплоинердионного устройства; расположенные вокруг трубы- 5 с соответствующими кольцевыми промеутками.

Формула изобретения

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 сГредства, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, тештоинерционное 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,окруающей стержень выбраны такими, что

31281182

их теплоемкости являются величинами . и труба, окружающ тя стержень одного порядка.выполнены из одного материала,при2. Криостат по п. 1, о т л и - чем масса стержня больше массы чающийся тем, что стержень трубы.

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 orраничен 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 просСО тотой 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. 00

4

2