Каротажный гамма-радиометр

 

КАРОТАЖНЫЙ ГАММА-РАДИОМЕТР/ содержащий кристалл-сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) делитель питания ФЭУ, соединенный с высоковольтным источником питания ФЭУ, и амплитудный дискриминатор, делитель на двух резисторах, вход которого соединен анодом ФЭУ, а выход через передающее устройство и каротажный кабель соединен с наземным приемным устройством, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью повышения над,ежности работы при уменьшении габаритов устройства , в него вве.ден высокоомный резистор , через который незаземленный с вывод высоковольтного источника питания ФЭУ соединен со средней точ (Л кой делителя дискриминатора.

„„sU„„1945135 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.

РЕСПУБЛИК

1(5Н G 01 Ч 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

R0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ »6Ìé(«ÒÈ A.

»

К ДвтораксмМ СвидвтяльСтвь| (21) 3275436/18-25 (22) 09.04.81 (46) 30.09.83.Бюл, В 36 (72) Е.A ° Kóëèãèí, A.Ô.Èÿñîåäoâ и A.В.Николенко (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро промысловой геофизики (53). 535.214.4(088.8) (56) 1. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин.

М., Недра 1973, с. 171-172.

2. Уткин В.И., Шихман М.С.

Повышение стабильности гамма-радиометров. — Геофизическая аппаратура, 1977, вып. 61, с. 138-142 (прототип). (54 ) (57) КАРОТАЖНЫЙ ГАММА-РАДЦОМЕТР, содержащий кристалл-сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) делитель питания ФЭУ, соединенный с высоковольтным источником питания

ФЭУ, и амплитудный дискриминатор, делитель на двух резисторах, вход которого соединен анодом ФЭУ, а выход через передающее устройство и каротажный кабель соединен с наземным приемнь»м устройством, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы при уменьшении габаритов устройства, в него введен высокоомный резистор, через который незаэемленный вывод высоковольтного источника пи- 3 тания ФЭУ соединен со средней точкой делителя дискриминатора.

1045195.Изобретение относится к обнаружению полезных ископаемых с помощью ионизирующих злучений, а именно к каротажным гамма-радиометрам.

В современных каротажных гаммарадиометрах широко используются

5 ,сцинтилляционные детекторы гамма излучения, состоящие из кристалласцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя, Известный каротажный гамма-радио 1О метр содержит сцинтилляционный детектор, амплитудный дискриминатор с постоянным порогом срабатывания и передающее устройство, соединенное каротажным кабелем с наземным приемным устройством. Скважинная часть радиометра содержит также высоковольтный блок питания ФЭУ (lJ .

К питающему ФЭУ высокому напряжению предъявляются жесткие требования по стабильности и коэффициенту пульсаций. Это связано с тем, что даже при незначительных изменениях напряжения на ФЭУ резко изменяется его коэффициент усиления, а это приводит к изменению энергетического эквивалента уровня срабатывания дискриминатора. По этой причине на счетной характеристике сцинтилляционного де.тектора имеется плато не более

100-200 В. 3Î

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности каротажный гамма-радиометр, содержащий кристаллсцинтиллятор, ФЭУ, делитель питания

ФЭУ, соединенный с высоковольтным ис-35 . точником питания ФЭУ, и амплитудный дискриминатор с делителем установки порога его срабатывания на двух резисторах, вход которого соединен с выходом (анодом) ФЭУ, а выход сое- 4() динен через передающее устройство и каротажный кабель с наземным приемным устройством. Кроме того, делитель питания ФЭУ этого устройства содержит дополнительный газовый стабилитрон, подключенный к части высокоомного делителя ФЭУ, что расширяет плато на счетной характеристиКр детектора до 320 В и тем самым повышает стабильность работы гаммарадиометра (2J .

Однако применение в каротажном гамма-радиометре высоковольтных газовых стабилитронов увеличивает его габариты и снижает надежность рабо- 55 ты, так как параметрический стабилизатор потребляет от высоковольтного источника дополнительную мощность и требует для своей нормальной работы повышенного (как минимум на Я)

20-30%) напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности при уменьшении габаритов каротажного гамма-радиометра. - 65

Поставленная цель достигается тем, что в каротажный гамма-радиометр, содержащий кристалл-сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель, делитель питания ФЭУ, соединенный с высоко,; вольтным источником питания ФЭУ, амплитудный дискриминатор с делителем установки порога его срабатывания на двух резисторах, вход которого соединен с выходом (анодом) ФЭУ, а выход через передающее .устройство . и каротажный кабель соединен с наземным приемным устройством, введен высокоомный резистор„ через который незаземленный вывод высоковольтного источника питания ФЭУ соединен со средней точкой делителя дискриминатора.

Энергетический эквивалент уровня срабатывания дискриминатора поддерживается неизменным в широком диапазоне напряжений на ФЭУ путем изменения напряжения срабатывания дискриминатора пропорционально изменению коэф" фициента усиления ФЭУ. Для этого средняя точка делителя напряжения, задающего величину напряжения срабатывания дискриминатора, дополнительно соединена через высокоомный резистор с незаземленным выходом высоковольтного блока питания ФЭУ. В качестве высокоомного.резистора может служить, в частности, делитель питания ФЭУ (для экономии потребляемой мощности) причем последний в этом случае не заземляется.

На фиг. 1 приведена функциональ" ная схема каротажного гамма-радиометра; на фиг ° 2 — счетные характеристики предлагаемого гамма-радиометра, а также прототипа и аналога.

Каротажный гамма-радиометр содержит расположенные в скважинной части кристалл-сцинтиллятор 1, фотоэлектронный умножитель 2 с делителем 3 питания ФЭУ, высоковольтный источник 4 питания ФЭУ, делитель дискриминатора на резисторах 5 и 6, высокоомный резистор 7, дискриминатор 8 и передающее устройство 9, соединенное каротажным кабелем 10 с наземным приемным устройством 11.

Питание ФЭУ 2 осуществляется от нестабилизированного высоковольтного источника 4 (обычно это преобразователь напряжения с выпрямителем, который питается по каротажному кабелю 10 от наземного источника тока) .

В моменты попадания гамма-квантов в объем кристалла-сцинтиллятора 1 на анодной нагрузке ФЭУ 2 (верхний по .схеме вход дискриминатора 8) возникают импульсы напряжения, амплитуда которых зависит от энергии гаммаквантов и коэффициента усиления ФЭУ.

Дискриминатор 8 осуществляет амплитудную селекцию поступающих на

1045195 его вход импульсов с целью отделения полезного сигнала от шумов сцинтилляционного детектора. Полезный сигнал с выхода дискриминатора 8 поступает в передающее устройство 9, где преобразуется в вид, удобный для передачи по каротажному кабелю 10 на земную поверхность в приемное устройство 11. Последнее содержит обычно регистратор, который записывает диаграмму интенсивности гаммаиэлучения горных пород в функции глу- бины скважины.

Гамма-радиометр содержит компенсирующую цепь на высокоомном резисторе 7, обеспечивающую слежение порога срабатывания дискриминатора 8 за напряжением питания ФЭУ, а следовательно, и за коэффициентом усиления ФЭУ.

Действительно, в некотором диапазоне изменения питающего ФЭУ напряжения U коэффициент усиления ФЭУ

К можно аппроксимироват с достаточ" ной для нашего случая точностью линейной зависимостью от U

К = a+aU, (1) где а, в — коэффициенты аппроксимации, зависящие от параметров ФЭУ и выбранного диапазона аппроксимации.

Для сохранения неизменного значения энергетического эквивалента уров- Зо ня дискриминации в диапазоне возможных изменений U необходимо и достаточно выполнение условия

U<--c K с(а +bU )=In+nU, (2) где Ug — напряжение срабатывания, 35 дискриминатора; с — коэффициент, зависящий от выбранного энергетического эквивалента уровня дискриминации; т с А; с . в

Резисторы 5-7 служат для получения зависимости (2). Рекомендуется устанавливать энергетический эквивалент уровня срабатывания дискрими- 4 натора по обычной методике регулировкой сопротивления резистора 5 при минимальном значении () (выбор коэффициента rn) и регулировкой сопротивления резистора 6 при максимальном значении ll (выбор коэффициента П ) .

Настройку производят несколько раз методом последовательных приближений.

С целью экономии потребляемой мощности с: высоковольтного йсточ- 55 ника 4 питания в качестве высокоом ного резистора 7 можно испольэовать делитель ФЭУ 3. В этом случае его верхний по схеме вывод не зазсмляется и подключается в средней точке д лителя на резисторах 5 и 6, а резистор 7 из схемы исключается.

Использование для выбора П цепочки резисторов высокоомного делителя питания ФЭУ затрудняет возможность регулировки его сопротивления.

После замены ФЭУ может потребовать. ся вновь подобрать сопротивление резисторов 5 .и 6.

Воэможности устройства иллюстрирует счетная характеристика его детектора (кривая 12 на фиг. 2) .

Она снята с использованием кристалла Н а 3 (Т 3 ) размерами 30 ° 60 мм и фотоэлектронного умножителя типа

ФЭУ- 74А. В качестве источника гамма-излучения использован изотоп 137 С, экранированный от детектора ст. льным листом толщиной 10 мм.

Энергетический эквивалент уровня срабатывания дискриминатора, составляющий 50 кэв, устанавливают при на пряжении 1250 B резистором 5 и при

1550 В резистором 6. В сравнении со счетными характеристиками детекторов известных радиометров (кривые

13 и 14), в предлагаемом устройстве протяженность плато в ?-3 раза больше и составляет 500-600 В.

Энергетический эквивалент уровня срабатывания дискриминатора около

50 кэв расположен в энергетическом коридоре между шумами ФЭУ (которые достигают 15 кэв при 150 С) и полезным сигналом. В этом случае уход энергетического эквивалента уровня дискриминации ()(как за счет неточности линейной аппроксимации (не более +20%), так и за счет температурной нестабильности порога дискриминатора из-за нестабильно .ти низковольтного и точника питания дискриминатора (до +30%) не ухудшает работы детектора.

Наличие плато протяженностью

15-20% от питающего ФЭУ напряж.ния позволяет в предлагаемом гамма-радиометре выполнить высоковольтный источник питания ФЭУ беэ параметрической стабилизации высокого напряжения, что существенно уменьшает его габариты и повышает надежность работы. Устройство может найти применение в наземной, в частности, н полевой радиометрической аппаратуре.

М ммм

%e сФ

BHHHllH Закаэ 7S48/49 Тираж 710 Подписное

Филиап ППП Патент", r. Ужгород, Ул, Проектная,4 с.