Способ стабилизации энергетической шкалы спектрометрического устройства

 

Изобретение относится к области ядерной геофизики, конкретно - к способам стабилизации аппаратуры при спектрометрических измерениях рассеянного гамма-излучения. Цельюизобретения является повышение точности стабилизации и расширение области применения спектрометрического устройства. Поставленная цель достигается тем, что регистрируемый поток гамма-излучения частично отфильтровывают экраном, срезающим мягкую часть спектра ( 200 кэВ) диффузно рассеянного излучения, выбирают один энергетический интервал регистрации в области второго максимума в спектре, расположенного в области 240-280 кэВ и сформированного в результате частичной, фильтрации рассеянного излучения, а второй - правее , в области ниспадающей части спектра. 1 ил,,2 табл. (Л СО 4 00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 43380 А1 5И 4 С 01 Ч 5/00

ВСЮОН .И 4

1ю П

Tt

ggWNUTF Ð:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4037624/24-25 (22) 11.03.86 (46) 07.10.87. Бюл. У 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (72) А.И.Лысенков и Е.С.Кучурин (53) 539.1.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1106284, кл, G 01 Ч 5/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 393706, кл. G 01 Т 1/40, 1973.

Уткин В,И, Стабилизация гаммаспектрометрической аппаратуры. Геофизическая аппаратура. Вып. 56, Л.:

Недра, 1974, с ° 66-72. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ СПЕКТРОИЕТРИЧЕСКОГО

УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к области ядерной геофизики, конкретно — к способам стабилизации аппаратуры при спектрометрических измерениях рассеянного гамма-излучения. Цельюизобретения является повышение точности стабилизации и расширение области применения спектрометрического устройства. Поставленная цель достигается тем, что регистрируемый поток гамма-излучения частично отфильтровывают экраном, срезающим нмягкую часть спектра (с200 кэВ) диффузно рассеянного излучения, выбирают один энергетический интервал регистрации в области второго максимума в спектре, расположенного в области

240-280 кэВ и сформированного в результате частичной. фильтрации рассеянного излучения, а второй — правее, в области ниспадающей части спектра. 1 ил,, 2 табл.

1343380

Изобретение относится к ядерной геофизике, а более конкретно — к способам стабилизации аппаратуры при спектрометрических измерениях диффуэно рассеянного гамма-излучения, используемого для количественных определений эффективного атомного номера и плотности горных пород.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации и расширение области применения спектрометрического устройства.

На чертеже приведены спектры диффузно рассеянного углем (эффективный атомный номер z = 6) излучения, зарегистрированные неэкранированным (кривые 1, 2) и частично экранированным (кривые 3, 4) детектором, и серой (атомный номер z = 16, соответственно кривые 5-8, кривые 9 и

10 зарегистрированные полностью экра7 нированным детектором, совпадают для обеих сред).

Кривые с нечетным номером получены при стабильных условиях работы спектрометра, с четным — при смещении энергетической шкалы на + 10 .

Для стабилизации шкалы интенсивность

I рассеянного излучения регистрируА ют в энергетическом интервале А в области второго максимума, расположенного в об.пасти энергий 240-250 кэВ, и в более высокоэнергетической обласги на ниспадающей части спектра в и pI åò очес ких интервалах В или С (I„r.,? .

Положение и форма второго максимума, образованного за счет частичной фильтрации диффузно рассеянного гамма-излучения фильтром, срезающим

"мягкую" (до 200 кэВ) часть спектра и закрывающим детектор излучения не более чем наполовину, не зависят от поглощающих свойств исследуемой (рассеивающей) среды, т,е. от ее эффективного атомного номера, От плотности среды интенсивности излу-— чения в этом пике (?А) и энергетическом интервале правее его (I или

I ) зависят одинаково. Эти свойства определяются известными свойствами диффузно рассеянного излучения ° Поэ А Iä тому отношение " (или, ) зависит

I с только от изменения коэффициента преобразования спектрометрического устройства и может быть использовано для стабилизации его энергети5

45 ческой шкалы. При нестабильности энергетической шкалы, равной +10X интенсивность I меняется незначиА тельно, а I и особенно Iс — существенно (табл ° 1).

Способ опробован на устройстве для определения эффективного атомного номера двух сред — угля и серы.

Длина зонда составляла около 18 см.

Использован источник на основе нуклида цезия-137. Фильтром иэ свинца толщиной 2 мм и кадмия толщиной 1 мм была закрыта половина рабочей поверхности детектора излучения — сцинтилляционного счетчика. Спектры диффузно рассеянного углем (z = 6) и серой (z< = 16) излучения приведены на чертеже.

Результаты измерений при различных нестабильностях энергетической шкалы устройства представлены в табл. 1, где приведены экспериментальные данные, свидетельствукнцие об эффективности применения предложенного способа для стабилизации шкалы устройства в сравнении со способом, в котором рассеянное излучение не фильтруется (чтобы была возможность определения эффективного атомного номера z исследуемой среды), а оба рабочйх канала установлены на крутопадающем участке спектра в области 210-230 кэВ (измеряемая интенсивность I,) 250 кэВ (измеряемая интенсивность Iz).

Как видно из табл. 1, абсолютная чувствительность к нестабильности энергетической шкалы предложенного способа в 20-40 раз больше чем у известного и составляет при смещении шкалы вправо и влево соответственно

1,42 и 0,34 отн. ед. на 1Х нестабильности ° Аналогичные значения для известного способа составляют 0,008 и

0,006 отн. ед.

Примерно равную с предложенным способом чувствительность к нестабильности энергетической шкалы можно обеспечить в известном способе, располагая реперные каналы справа и слева от максимума спектрального распределения, зарегистрированного полностью экранированным детектором (кривые 9 и 10). Однако в известном способе определение эффективного атомного номера горных пород совершенно исключается. В предложенном

43380

1м/1» (z, = 6) м/I„(z х

Таблица

Интенсивность излучения в1. способе

НестабильПлотность исследуемого маИзменение коэффицициента преобразования способа. ность энерпредложенном известном гетической предложенного известного

IA териалаб г/см шкалы, А

I с

1,41

5,89

13850 9820

12140 8110

15620 11670

6960 4895

1,8 13620 2320

1,50

20,1

-10

1,34

2,54

+10

1,41

5,86

3 13 способе одновременно с высокото ной стабилизацией энергетической шкалы обеспечивается высокая чувствительность к изменению z, (табл ° 2).

Измерение мягкой ? „ и жесткой 1 компонент излучения и величины их отношения в спектрах частично экранированного и неэкранированного детекторов осуществлялось в интервалах энергий, равных соответственно 30—

80 кэВ и более 200 кэВ. Относительная чувствительность предлагаемого и известного способов оценена через величину 6, представляющую собой отношение аналитических параметров, измеренных для двух сред с разными эффективными атомными номерами:

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют, что применение предложенного способа стабилизации энергетической шкалы практически не снижает относительную чувствительность при определении z по отношению мягкой" и "жесткой" компонент рассеянного гамма-излучения ° Относительное уменьшение чувствительности составляет всего лишь 11Х.

Таким образом предложенный способ стабилизации энергетической шкалы спектрометра действительно позволяет реализовать высокоточную ме6 1, 8 13050 650

6 1,8 13920 5470

16 2, 3 6760 1190 тодику определения z и плотности без применения реперных источников, "загрязняющих" информационную часть

5 регистрирующего аппаратурного гаммаспектра.

Формула изобретения

Способ стабилизации энергетической шкалы спектрометрического устройства для измерения спектра диффузного рассеяния гамма-излучения исследуемой среды, заключающийся в измерении интенсивностей рассеянного

15 гамма-излучения, отфильтрованного экраном, срезающим мягкую (до 200 кэВ) часть спектра, где его форма не зависит от поглощающих свойств исследуемой среды, и использовании отношения этих интенсивностей в качестве опорной величины для стабилизации шкалы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и расширения области применения

25 спектрометрического устройства, рассеянное излучение фильтруют лишь частично, закрывая экраном не более половины рабочей площади детектора, выбирают один энергетичес.кий интервал в области второго максимума в спектре, расположенного в области

240-280 кэВ и сформированного в результате частичной фильтрации рассеянного излучения, а второй — в бо35 лее высокоэнергетической области на ниспадающем участке спектра °

Продолжение табл.1

1343380

Интенсивность излучения в1 способе

Неста- г бильНОСТЬ предложенном известном энергетипредложенного известного À С р А

I с

20,9

1,47

-10 16

2,58

+10 16

1,35

Таблица 2

Излучения в спектрах частично, экранированного детектора неэкранированного детектора

Е, Z„, Т„у =Z„/Z„, отн. ед. имп/мин имп/мин отн. ед. м м/ имп/мин нмп/мин отн ° ед. отн,ед, 1670

2660

0,628

0,526

1500

16 790

3,48

3,84

5436

2,41

1,83

13120

2880

2880 ческой

mKaJlbli

Плот" ность исследуемого матерналао г/см

Э

2, 3 6470 310

2,3 6910 2675 6025 4100

7760 5710

Изменение коэффицициента преобразования способа

1343380,с с а

О а о 0 о с

Составитель M.Âèêòoðîâ

Техред А. Кравчук Корректор Л,Пилипенко

Редактор В.Данко

Заказ 4821/48

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4