本實(shí)用新型涉及深井探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管。

背景技術(shù)：
X射線熒光測(cè)井是一種在井下直接測(cè)量井壁元素含量的分析技術(shù)，是測(cè)井的重要組成部分。X射線熒光測(cè)井探管是由測(cè)井絞車下放到目標(biāo)深度，激發(fā)源(X射線光管或同位素激發(fā)源)放射出初級(jí)射線，使井壁的原子得到激發(fā)。原子在退激過(guò)程中，產(chǎn)生元素的特征X射線，被測(cè)井探管中的探測(cè)器探測(cè)，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后由核脈沖信號(hào)電路處理，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后累計(jì)為X射線熒光能譜。而相比于淺井測(cè)量，在深井測(cè)量中，其所處的壓力、工作溫度對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)在深井中測(cè)量，需要制作能夠抗高壓、高溫的X射線熒光測(cè)井探管。對(duì)于高溫問(wèn)題，目前常采用的是被動(dòng)和主動(dòng)兩種模式。所謂的被動(dòng)模式是采用真空保溫瓶實(shí)現(xiàn)。保溫瓶由多層組成，內(nèi)部被抽成真空，使得保溫瓶?jī)?nèi)容溫度不變或者緩慢升高，但是此技術(shù)不適合于X射線熒光測(cè)井，其原因在于：(1)由于X射線的能量較低，對(duì)介質(zhì)的穿透能力較差，因此需要制作探測(cè)窗口。而探測(cè)窗口的存在，將影響保溫效果；(2)X射線探測(cè)器需要高能量分辨率，目前采用Si-PIN或SDD探測(cè)器，需要在恒溫下工作，而保溫瓶?jī)?nèi)實(shí)際溫度逐漸升高，因此影響探測(cè)器工作。所謂的主動(dòng)模式是采用制冷設(shè)備降低高溫影響，如：利用電制冷片做成了測(cè)井制冷裝置(專利號(hào)：CN202853191U)，以及施盧默格海外有限公司設(shè)計(jì)的斯特林冷卻系統(tǒng)(專利號(hào)：CN1641185A)均能達(dá)到井下工作溫度需求。但是，以上裝置尺寸、功耗大，不適用于小口徑測(cè)井，而且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于，為解決上述現(xiàn)有的X射線熒光測(cè)井探管無(wú)法滿足深井探測(cè)環(huán)境要求的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管，該探管采用主動(dòng)降溫式結(jié)構(gòu)，其直徑小于60mm，能夠工作在100攝氏度、50Mpa壓力的 深井環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)深井探測(cè)的元素分析。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管，包括：設(shè)置于管體內(nèi)的激發(fā)源、探測(cè)器、核脈沖信號(hào)處理電路、電源電路、通訊電路和冷卻裝置，所述的管體上開(kāi)設(shè)有探測(cè)窗口；所述的探測(cè)器用于采集由激發(fā)源激發(fā)井壁后產(chǎn)生的X射線，并轉(zhuǎn)化為核脈沖信號(hào)，所述的核脈沖信號(hào)處理電路將核脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度的處理后，將生成的數(shù)字信號(hào)累計(jì)形成X射線熒光譜線，所述的通訊電路用于將X射線熒光譜線傳輸?shù)降孛婀ぷ髡?，所述的電源電路提供X射線熒光測(cè)井探管中各部分所需的工作電源，所述的冷卻裝置將探測(cè)器密封于管體內(nèi)，并通過(guò)電源電路驅(qū)動(dòng)其冷卻探測(cè)器。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的冷卻裝置包括：冷指、電制冷片、導(dǎo)熱銅片和散熱器；所述冷指的前端通過(guò)設(shè)有的底座安裝探測(cè)器，所述的電制冷片設(shè)置于導(dǎo)熱銅片與冷指之間，該電制冷片通過(guò)電源電路驅(qū)動(dòng)，以降低冷指溫度并傳遞經(jīng)探測(cè)器產(chǎn)生的熱量，所述導(dǎo)熱銅片的底部與散熱器連接，用于將電制冷片產(chǎn)生的熱能傳遞至散熱器，并通過(guò)該散熱器向外界散熱，所述的散熱器將探測(cè)器密封于管體內(nèi)。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷指與探測(cè)器暴露在外的表面均采用絕熱材料進(jìn)行熱隔離。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的冷指通過(guò)設(shè)有的溫度傳感器監(jiān)測(cè)獲得冷指的溫度數(shù)據(jù)，所述電源電路通過(guò)該溫度數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)電制冷片的輸出功率。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的冷指、導(dǎo)熱銅片和散熱器均采用高純度的銅材料制成。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的探測(cè)器采用Si-PIN探測(cè)器或者SDD探測(cè)器。激發(fā)源產(chǎn)生的X射線通過(guò)窗口入射到井壁上，產(chǎn)生的X射線由Si-PIN探測(cè)器或SDD探測(cè)器采集，這兩種探測(cè)器能量分辨率高，適合于井下原位多元素測(cè)量。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的探測(cè)窗口采用高純度的鈹材料構(gòu)成。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的管體采用鈦鋼材料制成。探管采用鈦鋼結(jié)構(gòu)加工，能夠承受深井下的高壓。為了能夠使探測(cè)器工作在合適的溫度下，探管中采用電制冷片對(duì)探測(cè)器進(jìn)行制冷處理，保持探測(cè)器在50℃以下的環(huán)境中工作，從而保證儀器具有良好的能量分辨率。本實(shí)用新型的一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型的探管通過(guò)采用簡(jiǎn)單的電制冷結(jié)構(gòu)，使其能夠在高溫、高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)X射線熒光測(cè)井，直接測(cè)量井壁元素含量，從而適合應(yīng)用在野外的地質(zhì)勘查中；且該探管所實(shí)現(xiàn)的儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)將冷卻裝置集成于管體內(nèi)部，降低了探管的空間，使其能夠在小口徑測(cè)井中使用，滿足礦產(chǎn)勘查的需求。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。1、管體2、探測(cè)窗口3、散熱器4、激發(fā)源5、溫度傳感器具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種用于深井探測(cè)的X射線熒光測(cè)井探管，包括：設(shè)置于管體1內(nèi)的探測(cè)器、核脈沖信號(hào)處理電路、電源電路、通訊電路和冷卻裝置(未圖示)，還包括圖2所示的激發(fā)源4。所述的管體1上開(kāi)設(shè)有探測(cè)窗口2；所述的探測(cè)器用于采集由激發(fā)源4激發(fā)井壁后產(chǎn)生的X射線，并轉(zhuǎn)化為核脈沖信號(hào)，所述的核脈沖信號(hào)處理電路可采用高溫器件制作，用于對(duì)核脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度處理及ADC轉(zhuǎn)換后，將生成的數(shù)字信號(hào)在該電路上設(shè)置的FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)脈沖幅度的提取，并累計(jì)形成X射線熒光譜線。所述的X射線熒光譜線由通訊電路經(jīng)過(guò)測(cè)井線纜傳回地面，由地面工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并轉(zhuǎn)化為元素含量。所述的電源電路用于為X射線熒光測(cè)井探管供電，所述的冷卻裝置將探測(cè)器密封于管體1內(nèi)，并通過(guò)電源電路驅(qū)動(dòng)其冷卻探測(cè)器。如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述的冷卻裝置可包括：冷指、電制冷片、導(dǎo)熱銅片和散熱器3；所述電制冷片的熱端與導(dǎo)熱銅片緊密接觸，接觸面可采用導(dǎo)熱硅膠粘合，該電制冷片的冷端與冷指緊密接觸，接觸面也可采用導(dǎo)熱硅膠粘合。電制冷片通過(guò)電源電路驅(qū)動(dòng)，以降低冷指溫度并傳遞經(jīng)探測(cè)器產(chǎn)生的熱量。所述導(dǎo)熱銅片 的底部與散熱器3連接，用于將電制冷片產(chǎn)生的熱量由導(dǎo)熱銅片傳輸?shù)缴崞髦?。散熱器可由高純度銅制成，將探測(cè)器密封于管體1內(nèi)，并同井液緊密接觸，以便將熱量由井液帶走。所述的導(dǎo)熱銅片和散熱器可由整塊的銅線切割而成，從而具有良好的導(dǎo)熱性。在工作過(guò)程中，由于電制冷片熱端的溫度高于井液的溫度，因此，電制冷片需要采用高溫型電制冷片，需要耐溫在135℃以上。電制冷片的功率由電源電路控制，電源電路從測(cè)井線纜中接入交流電，并轉(zhuǎn)化為直流電。所述的冷指通過(guò)設(shè)有的溫度傳感器5監(jiān)測(cè)獲得冷指的溫度數(shù)據(jù)，所述電源電路通過(guò)該溫度數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)電制冷片的輸出功率，冷指與電制冷片之間用導(dǎo)熱硅膠進(jìn)行粘合。所述的冷指可由高純度銅制成的手指形結(jié)構(gòu)，其在前端設(shè)有的底座安裝探測(cè)器，以及供核脈沖信號(hào)處理電路內(nèi)設(shè)的前置放大器安裝盒。冷指的溫度維持在50℃以下，保證探測(cè)器能夠在較好的條件下工作。冷指與探測(cè)器暴露在外部高溫環(huán)境下的表面均采用絕熱材料進(jìn)行熱隔離，以降低熱輻射和熱傳導(dǎo)，從而降低電制冷片的功耗。所述的探測(cè)器可采用Si-PIN探測(cè)器或者SDD探測(cè)器，該探測(cè)器內(nèi)部具有單獨(dú)設(shè)置的電制冷片，使得探測(cè)器靈敏區(qū)能夠工作在零下20℃的環(huán)境中；探測(cè)器的底部具有導(dǎo)熱片。探測(cè)器的導(dǎo)熱片同冷指充分接觸，接觸面可采用導(dǎo)熱硅膠粘合，由探測(cè)器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，經(jīng)由冷指、電制冷片和導(dǎo)熱銅片，將溫度傳遞到散熱器上。前置放大器安裝在冷指內(nèi)，其內(nèi)部采用導(dǎo)熱膠進(jìn)行密封。該前置放大器和探測(cè)器都需要工作在50℃環(huán)境下，因此冷指需要維持在50℃以下。所述的探測(cè)窗口可采用高純度的鈹材料制成，具有良好的硬度；探管壁可采用鈦鋼材料制作，鈹窗和探管壁之間采用合金材料焊接，以保證探管能夠抗壓50Mpa。另外，所述的激發(fā)源可采用同位素源，安裝在聚苯硫醚(PPS)中，以提高探管的耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃及熱穩(wěn)定性。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。