郤方华王建民王志全严青伍陈路陆海英（大庆钻探工程公司测井公司黑龙江大庆）摘要：文章介绍一种外径为30mm的测井用自成靶中子管。这种中子管在结构设计上解决了离子源内部离子溅射和中子产额低两项技术难点，在制管工艺方面建立了独特的配置D-T比例和靶面粗化处理以增强靶膜附着力的两项术创新。室内性能指标测试表明，这种中子管的中子产额达到了商品靶中子管的指标，工作温度达到了150℃，使用寿命超过了300h。目前这种中子管在随钻中子孔隙度和氧活化测井仪中得到了应用。关键词：小直径自成靶中子管；性能指标；关键技术；应用情况中图法分类号：P631.8+1文献标识码：B：1004-9134(2012)03-0020-04动，因而延长了这些电子的飞行路程，增加了电子与D-T分子碰撞几率，使得D-T气体电离更充分，在加0引言速系统的电场作用下，D-T离子从离子源引出孔引出，小直径中子管作为可控中子源的关键部件和瓶颈技术，已经在核测井仪器中取得了成功地应用。随着测井技术的发展，它的应用范围也随之拓宽，特别是随钻测井技术的兴起，对中子管提出了更高的要求，不但需要高性能的中子管，而且更需要直径≤30mm的抗震结构的小直径中子管。另外，从环保意义上来讲，用可控中子源替代同位素中子源是技术发展的必然趋势。为此研发高性能小直径中子管，进一步提升可控中子源技术是现阶段要攻克的难题。小直径自成靶中子管具有高耐温、高稳定性和长寿命的优点一直被人们所青睐。大庆钻探工程公司测井公司研发小直径自成靶中子管已经多年，攻克了120kV耐压、管内离子溅射和中子产额低等多项技术关键，取得了突破性的进展。本文将就自主研发的ZZ30自成靶中子管的结构、性能指标、关键技术以及应用情况进行详细探讨。并经加速电极加速后轰击靶，与靶中的D-T核发生如下核反应：22311D＋1D→2He＋0n＋3.28MeV2341或1D＋1T→2He＋0n＋17.6MeV发射出能量为2.5MeV和14MeV的两种快中子。2关键技术由于小直径自成靶中子管内部空间小，零件多而复杂，管内离子溅射问题严重，单位束流中子产额难以提高，围绕这些问题进行了深入研究。2.1离子源防溅射的结构设计在中子管的离子源结构设计中，几乎都采用陶瓷环来固定阳极筒，并由此陶瓷环与阴极隔离绝缘。当中子管使用时间累计到一定程度时，由于离子的溅射在陶瓷环内壁上形成了一层金属膜，导致阴阳极之间绝缘变差，甚至短路。为了避免此问题的发生，我们取缔了陶瓷绝缘的做法，设计了一种独特的结构，它既能牢固地固定阳极筒，又能使阴阳极之间保持很好的绝缘，无论中子管使用多长时间，绝不会因离子溅射而使阴阳极之间发生短路现象。1结构组成及工作原理1ZZ30自成靶中子管结构是由离子源、D-T储存器（或称气压调节系统）、加速系统和靶等组成。自成靶中子管工作时，在阳极加上2kV左右的直流或脉冲电压，靶极加-120kV直流高压，同时，以适当的电流加热D-T储存器，使其放出D-T混合气，在阳极电压和磁场的共同作用下，使D-T气体电离，电离后的电子由于磁场的作用以螺旋线轨迹运研制小直径自成靶中子管的过程中采取以下三项举措：一是采用无氧铜钛膜靶。这种靶的中子产额高于第一作者简介：郤方华，男，1957年生，1995年获得吉林大学理学硕士学位，现在大庆钻探工程公司测井公司研究所，从事自成靶中子管研发工作邮编163412钛膜质量由13.3mg增加到20.7mg，靶内D-T气体仍不逸出，而中子产额增加了3～4个百分点。二是靶底加磁钢。中子管工作时，引出的束流包括离子电流和二次电子电流两部分，由于二次电子电流的存在，减小了单位有效束流，故在靶底部放置一块圆柱形磁钢，在靶与加速电极孔之间形成一个磁场。当离子束轰击靶时，由于这个磁场的存在，使离子束顺着磁力线直达靶面，而靶表面产生的二次电子在这个磁场作用下改变原有运动方向，打到加速电极内壁上，内壁上又产生二次电子，这些二次电子在靶和加速电极间来回运动，能量越来越低，最终被吸收而不形成电子电流3。这样作用的结果，使单位有效束流增加，从而提高了中子产额。表1是管号为301004和301005中子管靶底加磁钢和不加磁钢测得的相对中子产额。从表1中可知，在同一靶压/靶流条件下，加磁钢和不加磁钢所测...