Каротажный гамма-радиометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ,РЕСПУБЛИК Н 6 01 Ч 5/00 ОСУДАРСТВЕНН О ДЕЛАМ ИЗОБ НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(088.8) в С.Г. Геофиз вания скважин 1973, с. 171- .И., Шихман М ильности гамм офизическая а и. 61, с. 138 еские(71) Специальное конструктотехнологическое бюро промыслгеофизики( 54) ( 5 7 ) КАР ОТАЖНЫЙ 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 й с я тем, что, с целью повышения надежности работы при уменьшении габаритов устройства, в него введен высокоомный резистор, через который незаэемленный вывод высоковольтного источника пи тания ФЭУ соединен со средней точкой делителя дискриминатора.,Изобретение относится к обнаружению полезных ископаемых с помощьюионизирующих злучений, а именно к каротажным гамма-радиометрам.В современных каротажных гаммарадиометрах широко используются5,сцинтилляционные детекторы гаммаизлучения, состоящие из кристалласцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя,Известный каротажный гамма-радио 10метр содержит сцинтилляционный детектор, амплитудный дискриминатор спостоянным порогом срабатывания ипередающее устройство, соединенноекаротажным кабелем с наземным приемным устройством. Скважинная частьрадиометра содержит также высоковольтный блок питания ФЭУ Я ,К питающему ФЭУ высокому напряжению предъявляются жесткие требованияпо стабильности и коэффициенту пульсаций. Это связано с тем, что дажепри незначительных изменениях напряжения на ФЭУ резко изменяется егокоэффициент усиления, а это приводит к изменению энергетического эквивалента уровня срабатывания дискриминатора. По этой причине на счетнойхарактеристике сцинтилляционного детектора имеется плато не более100-200 В. ЗОНаиболее близок к предлагаемому потехнической сущности каротажныйгамма-радиометр, содержащий кристаллсцинтиллятор, ФЭУ, делитель питанияФЭУ, соединенный с высоковольтным ис,точником питания ФЭУ, и амплитудныйдискриминатор с делителем установкипорога его срабатывания на двух резисторах, вход которого соединен свыходом (анодом) ФЭУ, а выход сое Одинен через передающее устройствои каротажный кабель с наземным приемным устройством. Кроме того, делитель питания ФЭУ этого устройствасодержит дополнительный газовый стабилитрон, подключенный к части высокоомного делителя ФЭУ, что расширяет плато на счетной характеристике детектора до 320 В и тем самымповышает стабильность работы гаммарадиометра 2 .Однако применение в каротажномгамма-радиометре высоковольтных газовых стабилитронов увеличивает егогабариты и снижает надежность работы, так как параметрический стабилизатор потребляет от высоковольтногоисточника дополнительную мощностьи требует для своей нормальной работы повышенного (как.минимум на бО20-30) 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 аЭнергетический 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 сред няя 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-радиометрр; на фиг2 - счетные характеристики предлагаемого гамма-радиометра, а также прототипа и аналога.Каротажныйгамма-радиометр содержит расположенные в скважинной части кристалл-сцинтиллятор 1, фотоэлектрон. ный 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 гамма- квантов и коэффициента усиления ФЭУ. Дискриминатор 8 осуществляет амплитудную селекцию поступающих наНаличие плато протяженностью15-20 от питающего ФЭУ напряженияпозволяет 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 вназемной, в частности, н полевойрадиометрической аппаратуре,его вход импульсов с целью отделения полезного сигнала от шумов сцинтилляционного детектора. Полезныйсигнал с выхода дискриминатора 8поступает в передающее устройство 9, где преобразуется в вид, удобный для передачи по каротажному кабелю 10на земную поверхность в приемное устройство 11. Последнее содержит обычно регистратор, который записывает диаграмму интенсивности гамма излучения горных пород в функции глу- бины скважины.Гамма-радиометр содержит компенсирующую цепь на высокоомном резисторе 7, обеспечивающую слежение по- )5 рога срабатывания дискриминатора 8 за напряжением питания ФЭУ, а следовательно, и за коэффициентом усиления ФЭУ.Действительно, в некотором диапазоне изменения питающего ФЭУ напряжения ц коэффициент усиления ФЭУ К можно аппроксимироват. с достаточ" ной для нашего случая точностью линейной зависимостью отК = а+вО (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 0 необходимо и достаточно выполнение условияЦс К С(а +ЪО )=)впав, (2) где О - напряжение срабатывания, 35 дискриминатора;с - коэффициент, зависящий от выбранного энергетического эквивалента уровня дискриминации;т с А;с вРезисторы 5-7 служат для получения зависимости (2). Рекомендуется устанавливать энергетический эквивалент уровня срабатывания дискрими натора по обычной методике регулировкой сопротивления резистора 5 при минимальном значении(выбор коэффициента т) и регулировкой сопротив. ления резистора 6 при максимальном значении И (выбор коэффициента и ), 0 Настройку производят несколько раз методом последовательных приближений.С целью экономии потребляемой мощности с: высоковольтного Мсточ ника 4 питания в качестве высокоомного резистора 7 можно испольэовать делитель ФЭУ 3. В этом случае еговерхний по схеме вывод не зазсмляется и подключается в средней точкеделителя на резисторах 5 и 6, а резистор 7 из схемы исключается,Использование для выбора Пцепочки резисторов высокоомного делителя питания ФЭУ затрудняет возможность регулировки его сопротивления.После замены ФЭУ может потребоваться вновь подобрать сопротивление резисторов 5 .и 6.Возможности устройства иллюстрирует счетная характеристика егодетектора (кривая 12 на фиг. 2) .Она снята с использованием кристалла а 3 (Т 1 ) размерами 3060 мм ифотоэлектронного умножителя типаФЭУ - 74 А. В качестве источника гамма-излучения использован изотоп 137 С 5 , экранированный от детек-.тора ст.льным листом толщиной 10 мм.Энергетический эквивалент уровнясрабатывания дискриминатора, составляющий 50 кэв, устанавливают при напряжении 1250 В резистором 5 и при1550 В резистором 6. В сравнениисо счетными характеристиками детекторов известных радиометров (кривые13 и 14), в предлагаемом устройствепротяженность плато в -3 раза больше и составляет 500-600 В,Энергетический эквивалент уровнясрабатывания дискриминатора около50 кэв расположен в энергетическомкоридоре между шумами ФЭУ (которыедостигают 15 кэв при 150 о С) и полезным сигналом. В этом случае уходэнергетического эквивалента уровнядискриминации ( как за счет неточности линейной аппроксимации (неболее +20), так и за счет температурной нестабильности порога дискриминатора из-за нестабильности низковольтного и .точника питания дискрими.натора (до +30) не ухудшает работы детектора.