Способ стабилизации энергетической шкалы многодетекторной спектрометрической системы

(5 ЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВ У ого хозяйств изобретени ти за счет вышение экономи РГЕТИЧЕСПЕКТРОИзобретезике, а и е относит к яд -физ имен быть дел народ а фиг.1 пектры гам- рехдетектор представленыизмеренныеетрическои си тры естествен нно к ядерн дования с и ск а-излучени ой спектро иг.2 - спе методам исслгамма-излуч нием.испольмединого темои; на ого гам- рекдетекто ия, и може зовано в геоциие и в друхозяйства.Цель изоб огни, горно их областях я, измеренныеометрической скциональная сх ма-излученой спекфиг.3 - фуройства, рспособ.На фиг стемой; н ма уст- лагаемы етения ппение э еализующего пред1 и 2 обозначень номичности занительных реплучения,т исклю ж источ ния дополков из - и нтов Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СО 3 Р(7 1) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторскийинститут геофизических исследованийгеологоразведочных скважин(56) Авторское свидетельство СССРВ 393706, кл, С 01 Т 1/40, 1974.Очкур А,П, Рентгенорадиометрический метод при поисках и разведке рудных месторождений. Л,: Недра, 1984,с, 61-68,(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНЕКОЙ ШКАЛЫ МНОГОДЕТЕКТОРНОЙ СМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к ядернойфизике, а именно, к ядерно-физическим методам исследования с применением гамма-излучения, и может бытьиспользовано в геологии, горном делемедицине и в других областях народключения дополнительных реперных точников излучения. В способе, заключающемся в изменении коэффициента передачи спектрометрического тракта первого детектора излучения опорным сигналом, равным разности интенсивностей излучения в двух характерных энергетических областях, выбираемых на склонах реперного фотопика или крутопадающем участке спектра, в качестве опорного сигнала для изме. нения коэффициента передачи спектрометрического тракта каждого последующего детектора излучения используют отношения спектральных интенсивностей, регистрируемых 1-м детектором излучения и первым детектором излучения в характерных и идентичных энергетических областях спектра. Это позволяет исключить дополнительные реперные источники излучения и осуществить единую привязку энергетичес кой шкалы спектрометра. 3 ил. енсивность потока гаммэнергия гамма-квантов," кривая 1 стабилизированный спектр первого детектора гамма-квантов с фотопиками реперного (область.е), характеристического (область 6) и рассеянного (область 6) излучений; кривая 2 - то же, для второго детектора гамма-квантов; кривая 3 - то же, для третьего де- тектора гамма-квантов; кривая 4 - стаО билизированный спектр естественного гамма-излучения первого детектора с фотопиком реперного источника (область Й) и характерной энергетической областью информационного излучения (область е); кривая 5 - то же, для второго детектора гамма-квантов; кривая 6 - то же, для третьего детектора гамма-квантов.Сущность способа заключается в высокоточной стабилизации энергетической шкалы спектрометрического тракта одного из детекторов по излучению реперного .источника гамма-квантов, а спектрометрических трактов других, 25 пдетекторов путем регистрации гамма-излучения в характерных областях информационных спектров и организации стабилизации путем определения сигнала разбаланса по отношению интенсивностей потоков, измеряемых в информационной части спектра. Рассмотрим способ на примере измерения рентгеновского и рассеянного гамма-излучений спектрометрической системой, состоящей из трех детекторов35 излучения, первый из которых подсвечивается, например, излучением, создаваемым экраном-конвертором. Этому случаю соответствует спектр 1 на фиг,1, Реперный фотопик с энергией Е е , создаваемый излучением экранареп фконвертора, имеет постоянную интенсив. ность, не зависящую от изменения условий измерений или вещественного состава руд. Благодаря этому, как и в прототипе, обеспечивается высокая стабилизация энергетической шкалы первого детектора. В качестве сигнала разбаланса при дифференциальной системе стабилизации может использоваться величина отношения или разность потоков, регистрируемых справа.и слева от реперного фотопика (область а на Фиг.1) одновременно в спектре пер 55 вого, а также второго и третьего,цетекторов, регистрируются интенсивности в области фотопкка рассеянного гамма-излучения, в данном случае на первом его склоне (область а на фиг,1). Тогда представляется возможным стабилизацию энергетических шкал второго и третьего детектора организовать путем сравнения интенсивностей М и И, соответственно регистрируемых на склонах рассеянного гамма-излучения второго и третьего детектора, с интенсивностью Ю,-, регистрируемой в той же части спектра1-го детектора, Это справедливо в том случае, если измерения осуществляются в идентичных условиях, например при возбуждении характеристи,ческого,излучения одним, источником и регистрации вторичного излучения и детекторами, располагаемымк зеркально в блоке возбуждения и детекткрования.В качестве сигнала нестабильности для автоматической регулировки коэффициентов усиления спектрометрических трактов второго к третьего детекторов используется отношение интенсивностей соответственно= К,/Би ; - ,Э,.В этом случае независимо от г.бсолютной скорости счета в характерной области спектров и гри у"ловки идентичного их измерения в зависимости от условий измерений (изменение геометрии пробы, изменение вещественного состава. руд) гараметры и и Функционально связаны с дрейфом энергетических шкал соответственно второго к третьего детекторов. Уменьшение коэффициента усиления. например, второго детектора, приводит к уменьшению скорости счета Бк росту отношения и наоборот, Выделенный при этом сигнал разбаланса отрабатывается системой стабклкзацки коэффициента передачи спектрометркческого тракта, момент компенсации нестабильности для которого определяется равенством= " 11 где Ъ стстовеличина отношения, Соответствующая стабилизированному режиму измерений;текущее значение параметра 1 а в процессе работы системы стабилизации коэффициента передачи спектрометрического тракта. Аналогичное осуществляется для спектрометрического тракта третьего детектора.В случае смещения фотопика ра:сеянного излучения (область ь .а фиг.1) с энергией Е рщ в спектре первого детектора, например, за снег изме.1=;-,кя5 158эффективного атомного номера исследуемой бреды такое же смещение отмечается и для фотапиков рассеянногогамма-излучения в спектрах второгои третьего детекторов. При этом значениЯиэне изменЯютсЯ пРи сУщественнам изменении абсолютных скоростей счета И 1, Ии МЭ. Таким образом, предлагаемый способ с использованием только одного репернаго ис. точника излучения обеспечивает стабилизацию энергетической шкалы многодетекторной спектраметрическай системы,Предлагаемый способ стабилизацииэнергетической шкалы мнагодетекторных спектрометрических систем можетбыть реализован и в там случае,если в информационных спектрах не отмечается идентифицируемых фотопиков,но имеются протяженные участки с иден.тичным и однозначным характером изменения скоростей счета. Такие интервалы могут быть вьщелены в гаммаспектрах практически любой природы.На Фиг.2 показаны гамма-спектрыестественного излучения трех сцин, тилляциокных детекторов (кривые 4,. 5, б на Фиг,2). В спектре первогодетектора (кривая 4) четко Фиксируется Фотапик реперного излучения(область Й) и участок спектра (область С ), в пределах которого спек"тральный поток закономерно увеличивается па мере уменьшения номераканала, Такой областью в спектрахестественного гамма-излучения реально может быть область 0,7-1,0 ИэВ,где отмечаются относительно высокиескорости счета, причем приращениеинтенсивности на 17 ухода энергетической шкалы с детектором типа Иа 1(Т 1)и размером 30 х О мм составляет до5-1 ОЕ. При организации стабилизацииспектра первого детектора по интенсивностям репернаго Фотапика (область д.на Фиг.2), стабилизация энергетических шкал второго и третьегодетекторов достигается, как и в предыдущем примере, за счет регистрации потоков И , И , И и определения отношений 1 иУстройство, реализующее предлагаемый способ стабилизации, содержит(фиг.3) детекторы 7, 8 и 9. гаммаквантов, линейные предусилители 10,11.и 12, управляемые линейные усилители 13, 14 и 15, дифференциальные92286 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 дискриминаторы 16-20, реверсивныйсчетчик 21, измерители 22 и 23 отношений и усилители 24-26 мощности.Выход детектора 7,гамма-квантов подключен через. линейный предусилитель10 к информационному входу управляемага линейного усилителя 13; подсоединенного управляющим входом квыходу усилителя 24 мощности и выкодам - к входам дифференциальныхдискриминаторов 1 б, 17 и 18. Выходыдифференциальных дискриминаторов 16и 17 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 21, выход которого подсоединен к входу усилителя24 мощности. Выход дифФеренциальногодискриминатора 18 соединен с однимивходами измерителей 22 и 23 отношений.Выход детектора 8 гамма-квантовподключен через линейный предусилитель 11 к информационному входу управляемага линейного усилителя 14,подсоединенного управляющим входом квыходу усилителя 25 мощности и выходам - через дифференциальный дискриминатор 19 к другому входу измерителя22 отношений. выход которого подсоединен к входу усилителя 25 мощности,Выход детектора 9 гамма-квантов подключен через линейный предусилитель12 к информационному входу управляемого линейного усилителя 15, подсоединенного управляющим входом к выходуусилителя 26 мощности и выходом - через дифференциальный дискриминатор 20к другому входу измерителя 23 отношений, выход которого подключен к входуусилителя 26 мощности,Устройство работает следующим образом.Реперные сигналы отбираются дифференциальными дискриминаторами 16 и17, выбранными на склонах репернагоФатапика (по шкале энергий), создаваемого путем подсвечивания детектора 7 гамма-квантов мокохраматическими излучениями репернаго источника.Сигнал разбаланса выделяется реверсивкым счетчиком 21 и после усиленияусилителем 24 мощности подается науправляющий вход управляемого усилителя 13. Наличие на выходе усилителя24 мощности сигнала разбалакса сопровождается изменением коэффициента усиления управляемого линейного усилителя 13 да полной компенсации разност 15892285. О с " 15 20 ного отсчета на вьгходе реверсивногосчетчика 21. В момент компенсации нестабильности сигнал разбаланса становится .равным нулю.Аналогично осуществляется стабилизация спектрометрических трактов детекторов 8 и 9 гамма-квантов, коэффициенты усиления управляемых линейных усилителей 14 и 15 которых изменяются соответственно сигналами с выходов усилителей 25 и 26 мощности.При этом в измерителях 22 и 23 отноУшений определяются отношений ":интенсивности потока на выходе детектора7 гамма-квантов к интенсивностям потоков на выходах детекторов 8 и 9 гамма-квантов, выходные сигналы измери -телей 22 и 23 отношений соответстве.нно поступают на входы усилителей 25и 26 мощности,Точность стабилизации спектрометрических трактов второго и третьегодетекторов гамма-квантов несколькониже, чем первого, так как она определяется суммарной погрешностьюкомпенсации нестабильности. В первомтракте точность стабилизации преимущественно определяется статистикойреперных сигналов и чувствительностью 30схемы к изменению коэффициента усиления. На практике дифференциальнаясистема стабилизации, основанная нарегистрации реперных потоков на двухсклонах фотопика, обычно обеспечивает 35точность стабилизации энергетическойшкалы на уровне +0,5 Ж, Второй и третий спектрометрические тракты детекторов 8 и 9 гамма-квантов также стабилизируются дифференциальной системой, а следовательно, сами по себеимеют ту же точность. Тогда точностьстабилизации энергетических шкал второго и третьего спектрометрическихтрактов (с учетом работы первоготракта) составляет 0,77.,Использование изобретения обеспечивает повышение экономичности в технической реализации вследствие использования одного реперного источника излучения, что позволяет уменьшить фоновое излучение по сравнениюс тем"случаем, если бы каждый детектор был снабжен реперным излучателем,аппаратурное упрощение, так какдля выделения сигнала разбаланса отидетекторов требуется по одномудифференциальному, дискриминатору (этоособенно заметно при увеличении количества детекторов до 10-15, так,при стабилизации по прототипу -потребуете 10-15 источников реперного из-лучения и 20-30 дифференциальныхканалов, а для аппаратурной реализации предлагаемого способа - одинреперный источник и 12-17 дифференциальных дискриминаторов, единую привязку энергетической шкалы спектрометра. формула изобретенияСпособ стабилизации энергетической шкалы многодетекторной спектрометрической системы, состоящий.в регистрации интенсивностей излученияв двух характерных энергетическихГ областях, выбранных на склонах репер- ного Фотопика или крутопадающем участке спектра, сравнении этих интенсив" ностей с определением разностного сигнала, используемого в качестве опорного сигнала при последующем изменении коэффициента передачи спектрометрического тракта первого детектора излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности за счет исключения дополнительных реперных источников, в качестве опорного сигнала для изменения коэффициента передачи спектрометрического тракта каждого последующего г-го детектора излучения используют отношения спектральных интенсивностей, регистрируемых -м детектором излучения (И ) и первым детектором излучения (И) в характерньгх и идентичных энергетических областях спектра.1589228 Составитель В,КостюхинРедактор А,Лежнина Техред М,Дидык тор Л.Бескид К ираж 35 Заказ 2539 одписн И Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧС 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10