(57)【要約】【課題】　本発明は、装置のセンサ部分から熱中性子を遮断するように構成された、オイルウェル検層における放射線を検出するための装置に関する。【解決手段】　シンチレーション検出器は、ほぼ円筒形のハウジング（７０）内に装着されたほぼ円筒形の結晶体要素（１２）を含み、ハウジングの一端部が光電子倍増管（７２）と連結されるようになっており、ほぼ円筒形の結晶体要素は、その外周面の周りをガドリニウム箔（３８）で巻かれている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒形のハウジング（７０）内に装着されたほぼ円筒形の結晶体要素（１２）と、半径方向に前記結晶体要素と前記ハウジングとの間に配置された、前記ハウジング内部の半径方向及び軸方向支持組立体（２６）とを含み、前記半径方向及び軸方向支持組立体（２６）が、前記結晶体要素をほぼ囲むガドリニウム箔スリーブ（３８）を含むことを特徴とするシンチレーション検出器（１０）。
【請求項２】
前記結晶体要素の前端部に取付けられた光電子倍増管（７２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシンチレーション検出器。
【請求項３】
前記軸方向及び半径方向支持組立体（２６）が、前記結晶体要素の後端面を覆うガドリニウムの円形ディスク（６２）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のシンチレーション検出器。
【請求項４】
前記結晶体要素には、円錐形の前部分（１６）が形成され、前記円錐形部分が更に、ガドリニウム箔（１８）で巻かれていることを特徴とする、請求項１に記載のシンチレーション検出器。
【請求項５】
前記半径方向及び軸方向支持組立体（２６）が、半径方向外側スリーブ（２８）と半径方向内側スリーブ（３２）とを含み、前記ガドリニウム箔スリーブ（３８）が、半径方向に前記半径方向外側スリーブと前記半径方向内側スリーブとの間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシンチレーション検出器。
【請求項６】
前記半径方向外側スリーブ（２８）が、ステンレス鋼からなることを特徴とする、請求項５に記載のシンチレーション検出器。
【請求項７】
前記半径方向内側スリーブ（３２）が、ポリアミドからなることを特徴とする、請求項６に記載のシンチレーション検出器。
【請求項８】
アルミニウムカラー（３４）が、前記半径方向外側スリーブ（２８）の一端において、該半径方向外側スリーブの下面に固定され、前記ガドリニウム箔スリーブ（３８）が、前記カラーを横切って延びていることを特徴とする、請求項６に記載のシンチレーション検出器。
【請求項９】
前記ガドリニウム箔スリーブ（３８）が、前記半径方向内側スリーブ（３２）に対して、前記アルミニウムカラー（３４）と位置合わせされる区域においてのみ、該半径方向内側スリーブ（３２）の半径方向内側表面（４０）上に接着固定されていることを特徴とする、請求項８に記載のシンチレーション検出器。
【請求項１０】
前記半径方向内側表面（４０）の残りの区域の大半が、グリースで覆われていることを特徴とする、請求項９に記載のシンチレーション検出器。
【請求項１１】
前記ガドリニウム箔（３８）の半径方向外側表面が、前記半径方向外側スリーブ（２８）の前記下面に対して接着固定されていることを特徴とする、請求項８に記載のシンチレーション検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、オイルウェル検層における放射線を検出するための装置に関し、具体的には、装置のセンサ部分から熱中性子を遮断するように構成された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　オイルウェル検層の１つの方法では、検層ツールにおける高速中性子源を使用する。この源からの中性子は、ウェルボア環境によって散乱されかつ吸収されて、ガンマ線を生成する。これらのガンマ線は、ツールにおけるシンチレーション又は放射線検出器（一般的には、光電子倍増管に連結されたＮａＩ結晶体要素）によって検出され、ウェルボア環境の物理的特徴についての情報を与える。熱中性子化された中性子もまた、ＮａＩセンサ内へ反射され、沃素を活性化するという事実により、問題が生じる。この活性化された沃素は、２５分の半減期で崩壊する。これらの崩壊が発生すると、シンチレータは、放出された放射線を検出し、高いバックグラウンド計数率が生じる。このバックグラウンドは、対象の測定に支障を与える。従って、これらの熱中性子は検出器の感知領域から遮断されることが望ましい。
【０００３】
　１つの公知の解決方法は、カドミウムの金属ラップをシンチレーション要素又は結晶体の外部の周りに配置することである。これは、今日、オイルウェル検層業界における最も一般的な解決策である。しかしながら、この方法は、幾つかの欠点を有する。カドミウムは、中程度の熱中性子吸収能力しか持たない。従って、結晶体を中性子から効果的に遮蔽するのに十分な量のカドミウムに対する空間を可能にするためには、検出器は、２０％程も寸法が縮小されなければならない。カドミウムはまた、公知の発癌性物質であり、有毒である。カドミウムのラッピングは、検出器の外側に設けられ、従って、センサに使用可能な空間を制限し、またシステムを単一製品又はツールに一体化できる程度を制限する。
【０００４】
　別の公知の解決方法は、検出器シールドの内部を硼素化合物で被覆することである。この方法は、２つの欠点を有する。被覆は、極めて高温で行われなければならず、適用するのが困難な場合がある。また、硼素は、熱中性子の遮断においてカドミウムよりも効果が劣り、従って、その厚さは大きくなければならず、そのことにより、検出器の感知領域に対しての使用可能な空間が更に一層少なくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　結晶体材料から熱中性子を遮断することは、検出器、すなわち検出器の結晶体要素のための元から存在する支持システム内へガドリニウム箔の層を組み入れることによって達成できる。ガドリニウムは、最高の元素の熱中性子吸収効率を有し、それは、カドミウムの熱中性子吸収効率よりも１０倍も大きい。従って、薄い層のみが必要とされることになる。このことは、ＮａＩ結晶体のためのより大きい空間を可能にし、検出器の感知ボリュームを増大させる。ガドリニウムは、知られている健康への悪影響は何もなく、いずれにしても、該ガドリニウムは検出器組立体内に気密密封されることができる。ツール組立体内に中性子シールドを組み込むための付加的な作業を行うことなく、完全なシンチレーション検出器パッケージが、見込み購買者に販売されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　例示的な実施形態においては、シンチレーション又は放射線検出器は、ほぼ円筒形状のＮａＩ結晶体を含み、該検出器はチタンハウジング内に気密密封される。ねじ結合された光電子倍増管内へ光が出て行くための光学窓は、検出器の前部に配置される。
【０００７】
　熱中性子シールドは、軸方向及び半径方向支持組立体の一部として検出器内に組み立てられ、結晶体の側壁のみならず、結晶体の傾斜した前部分及び結晶体の後面も覆う。結晶体の隔絶されていない唯一の部分は、光電子倍増管に連結されるその前面である。
【０００８】
　具体的には、例示的な実施形態において、シンチレーション検出器の結晶体要素は、反射型テープで巻かれる。テープを囲むのは、ポリアミド・ラップと、例えば特許文献１に開示されているものに類似する軸方向拘束コンプライアンス側壁組立体（ＳＡＲＣＡ）である。通常、ＳＡＲＣＡは、本発明によりガドリニウム箔ラップの周りに挟まれた内側及び外側材料層を含む。ＳＡＲＣＡの外側層は、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）被覆ステンレス鋼スリーブとすることができ、また内側層は、ポリアミドスリーブとすることができる。
【特許文献１】特表２００１−５０３５０７号
【０００９】
　テフロン（登録商標）被覆ステンレス鋼スリーブは、テフロン（登録商標）被覆された側を検出器の外側面に向けて配置される。アルミニウムカラーが、ステンレス鋼スリーブの一端部において、該ステンレス鋼スリーブの内側面に対して接着される。次に、ガドリニウム箔が、接着剤がステンレス鋼スリーブ上のカラーと位置合わせされることになる区域内にのみ塗布された状態で、ポリアミドスリーブの反対側の面に対して接着される。ガドリニウム箔とポリアミドスリーブとの間の残りの境界面には、グリースが充填される。内側ＳＡＲＣＡ（ポリアミドスリーブとガドリニウム箔とからなる）は次に、外側ＳＡＲＣＡ（テフロン（登録商標）被覆ステンレス鋼スリーブとアルミニウムカラー）に対して接着され、ガドリニウム箔がステンレス鋼スリーブの非被覆側面とポリアミドスリーブとの間に挟まれた状態になる。次に、この組み立てられたＳＡＲＣＡは、結晶体の周りに巻かれ、例えばＫａｐｔｏｎテープの帯片によって所定の位置に保持される。
【００１０】
　検出器のシンチレーション検出器構成部品全てはその後、該検出器とシールドとの間で検出器組立体の周りに間隔をおいて配置された軸方向に延びる板ばねを使用して、円筒形のチタンシールド又はハウジング内に配置される。その結果、シンチレーション検出器構成部品は、光電子倍増管に連結される準備ができた状態になる。
【００１１】
　本発明の他の実施形態は、熱中性子によって活性化される可能性がある他の結晶体材料と、その中に検出器を気密密封することができる他のハウジングと、他の光学的連結機構と、他の軸方向及び／または半径方向支持組立体とを含むことができる。
【００１２】
　従って、１つの態様において、本発明は、シンチレーション検出器に関し、該シンチレーション検出器は、ほぼ円筒形のハウジング内に装着されたほぼ円筒形の結晶体要素を含み、該ハウジングの一端部が光電子倍増管と連結されるようになっており、ほぼ円筒形の結晶体要素は、その外周面の周りをガドリニウム箔で巻かれている。
【００１３】
　別の態様において、本発明は、シンチレーション検出器に関し、該シンチレーション検出器は、一端部において光電子倍増管に連結されたハウジング内に装着された沃化ナトリウム結晶体要素を含み、該結晶体要素は、ガドリニウム箔によってステンレス鋼スリーブ内にほぼ封入されている。
【００１４】
　更に別の態様において、本発明は、シンチレーション検出器に関し、該シンチレーション検出器は、ほぼ円筒形のハウジング内に装着されたほぼ円筒形の結晶体要素と、半径方向に結晶体要素とハウジングとの間に配置された、ハウジング内部の半径方向及び軸方向支持組立体とを含み、該半径方向及び軸方向支持組立体は、結晶体要素をほぼ囲むガドリニウム箔スリーブを含む。
【００１５】
　次に、本発明を、付随する図面を参照して、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　図１及び図２を参照すると、例示的な実施形態における放射線検出器のシンチレーション又は結晶体構成部品１０は、機械加工された結晶体又はシンチレーション要素１２と、好ましくは沃化ナトリウム（ＮａＩ）結晶体とを含む。結晶体のための他の好適な組成は、アントラセン、ビスマスゲルマニウム酸化物（ＢＧＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）、沃化セシウム（ＣｓＩ）、ガドリニウムオルト珪酸塩（ＧＳＯ）、ルテチウムオルト珪酸塩（ＬＳＯ）、及びその他の同様な物質を含む。結晶体１２は、ウェルボアから放射線を受け、その放射線を光パルスに変換し、その光パルスを、結晶体構成部品の前端部に取付けられた光電子倍増管７２へ伝送する。
【００１７】
　結晶体１２は、最初に反射型テフロン（登録商標）テープ１４で巻かれる。結晶体の前部の傾斜した端部１６は、円錐形状のガドリニウム箔１８（図２に部分的に示す）によって遮蔽される。薄いポリアミド層２０が次に、結晶体の円筒形部分２２の周りに巻かれ、Ｋａｐｔｏｎテープ２４の１／４インチ帯片によって固定される。
【００１８】
　また図３〜図５を参照すると、ＳＡＲＣＡ組立体２６は、その外側表面３０（図５参照）がテフロン（登録商標）で被覆された外側ステンレス鋼スリーブ２８と、内側ポリアミドスリーブ３２（図４参照）とを含む。スリーブ（図３参照）の非被覆側面（又は内側表面）３６が清浄化され、プライム処理された後に、細くて薄いアルミニウムカラー３４（約０．２５インチの幅で、０．０１０インチを超えない厚さの）が、スリーブ２８の内側表面３６の一端部に、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４又は他の類似の接着剤を使用して固定される。接着剤は、カラー及びスリーブの両方に塗布されるのが好ましい。図４に最もよく見られるように、次にガドリニウム箔３８が、以下のようにポリアミドスリーブ３２の内側表面４０に付けられる。接着剤（好ましくはＳｙｌｇａｒｄ）が、ガドリニウム箔３８の内側表面３９に対して、アルミニウムカラー３４と位置合わせされることになる区域４２にのみ塗布される。次にグリース４８が、空間４６（約０．２５インチの）を塗布しない状態のまま残して、ガドリニウム箔３８の表面３９の残りの区域４４の大半部分にわたって塗布される。次に箔３８は、ポリアミドスリーブの内側表面４０に接着され、グリース４８が、それらの間に挟まれた状態になる。
【００１９】
　次に、内側ＳＡＲＣＡ（ポリアミドスリーブ３２及びガドリニウム箔３８）は、スリーブ２８（カラー３４を含む）の非被覆の又は半径方向内側の面と、ガドリニウム箔３８の半径方向外側表面５１とに対して塗布された接着剤５０（好ましくはＳｙｌｇａｒｄ）によって、上側ＳＡＲＣＡ（ステンレススリーブ２８及びカラー３２）の下側面に対して固定される。次に、このＳＡＲＣＡ組立体は、２００℃で約２０分間焼かれる。
【００２０】
　再び図２を参照すると、最終組立は、カップラ５２を、該カップラと結晶体の前面５４との間にシリコン油を含む状態で、結晶体１２の前端部に配置することを含む。結晶体の反対側すなわち後端において、テフロン（登録商標）テープ・ディスク５６、５８が、結晶体１２の背面に付けられ、窒化硼素ディスク６０及びガドリニウム・ディスク６２が、このテープ・ディスク５６、５８と、押圧板６４、軸方向ばね６６及び端部キャップ６８との間に挟まれた状態になる。この検出器組立体全体は、軸方向に延びる半径方向ばね７３が、半径方向にＳＡＲＣＡ組立体２６とシールド７０との間に配置された状態で、ステンレス鋼シールド７０内に配置される。端部キャップ６８は、シールド７０の端部に対して溶接され、それによって、上記の構成部品の全てを、シールド（又は検出器ハウジング）内に保持する。シールド７０の前端部は、従来の方法で光電子倍増管７２（図１）を取付けるのを可能にするようにねじ切りされており、その後、結合された検出器は、ツールハウジング（図示されず）内に配置されることができる。
【００２１】
　本発明を、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連させて説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の例示的な実施形態による、放射線検出器のシンチレーション又は結晶体構成部品の側面図。
【図２】図１に示すシンチレーション又は結晶体構成部品の分解形態での斜視図。
【図３】図１に示すシンチレーション又は結晶体構成部品内に組み入れられる、内部軸方向及び半径方向支持システムの２つの構成部品を示す分解形態での斜視図。
【図４】内部半径方向及び軸方向支持組立体の２つの付加的構成部品の分解形態での斜視図。
【図５】図３の組み立てられた構成部品と図４の組み立てられた構成部品とを示す分解形態での斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
　１０　結晶体構成部品
　１２　結晶体
　１４　テフロン（登録商標）テープ
　１８　ガドリニウム箔
　２０　ポリアミド層
　２４　Ｋａｐｔｏｎテープ
　２８　外側ステンレス鋼スリーブ
　７０　検出器ハウジング
　７３　軸方向に延びる半径方向ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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