19. Физические основы гамма метода. Газоразрядный и сцинтилляционный счетчики.

Естественная радиоактивность горных пород в основном связана с содержанием в них радиоактивных элементов(радия, урана, тория). Естественная радиоактивность горных пород измеряется скважинным радиометром. Перемещается по стволу скважины снизу вверх, регистрируя изменение радиоактивности г.п, слагающих разрез скважины.

Наиболее высокие значения радиоактивности характерны для глин, низкие -для ангидритов. Интенсивность радиоактивного излучения пород определяется с помощью индикатора гамма-излучения, расположенного в глубинном приборе. В качестве индикаторов используются счетчики Гейгера-Мюллера и сцинтилляционный счетчики. Точкой записи при ГК считается центр индикатора (т.О).

Радиус исследования при ГК 40-50 см. Полученная в результате замера кривая, характеризующая интенсивность гамма излучений по стволу скважины называется гамма каротажной кривой или кривой ГК. Диаграмма ГК применяется для литологического расчленения разреза, четкого выделения глинистых пластов, качественной и количественной оценки их глинистости.

Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера—Мюллера) представляет собой герметичный баллон диаметром 1—3 см, наполненный смесью инертного газа (аргона, неона) и паров высокомолеку­лярного соединения (изопентана), находящихся под низким дав­лением. Внутренняя поверхность баллона металлизирована и является катодом, по оси баллона натянута нить из вольфрама, служащая собирающим электродом-анодом. Электроды подклю­чаются к источнику высокого напряжения.

Проходя через счетчик, гамма кванты выбивают из его стенки электроны. Эти электроны за счет ударной ионизации ионизируют атомы газа, заполняющего счетчик, создавая отрицательные и положительные ионы. Отрицательные ионы при движении к аноду ускоряются и моментально расширяют ионизацию молекул газа до лавинообразной, в результате чего в счетчике возникает разряд, создающий импульс тока в цепи питания счетчика. Разряд прекращается после того, как электроны захватываются нитью счетчика, а положительные ионы при движении к катоду нейтра­лизуются, реагируя с молекулами высокомолекулярного соедине­ния. Период перемещения положительно заряженных ионов от анода к катоду и их нейтрализации характеризуется так называе­мым «мертвым» временем _м. Для газоразрядных счетчиков оно составляет 10 ^-5 с и определяет время, в течение которого другие частицы, попадающие в объем счетчика, не могут обра­зовать нового разряда и не регистрируются. По истечении времени _м счетчик полностью восстанавливает свои свойства. Эффективность счетчиков характеризуется отношением числа зарегистрированных Iр к общему числу Iо частиц, прошедших через объем счетчика за то же самое время. Для газоразрядных счетчиков обычно составляет не более 2—3 %.

Для повышения эффективности газоразрядные счетчики груп­пируют: устанавливают до шести газоразрядных счетчиков типа СИ-23Г, включенных в две пачки по три счетчика параллельно. 0дно из основных преимуществ газоразрядных счетчиков—ста­бильность их работы в широком диапазоне температур: от —50 до 300 °С

Сцинтилляционный детектор состоит из сцинтиллятора (люминофора) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 2, который подключен к источнику питания 3.

В сцинтилляционном детекторе регистрация частицы происходит за счет возбуждения атомов и молекул сцинтиллятора при попадании в него гамма квантов. Возбужденные атомы через некоторое время переходят в основное устойчивое состояние, испуская электромагнитное излучение в виде световых квантов, которые, попадая на фотокатод ФЭУ, выбивают из него электроны. Электроны ускоряются электриче­ским полем и через диафрагму 4 фокусируются на первый динод ФЭУ 5, В Дальнейшем на каждом из последующих динодов, между которыми сохраняется определенная разность потенциалов, наблю­дается явление вторичной электронной эмиссии, в результате , чего происходит скачкообразное увеличение числа электронов, Следовательно, на аноде ФЭУ от одной световой вспышки возникает значительный импульс тока. По сравнению с газоразрядными сцинтилляционные детекторы имеют гораздо большую эффективность , достигающую 30—50 %, и позволяют изучать спектральный состав гамма излучений. К основ­ным недостаткам сцинтилляционных детекторов относят большое влияние изменения окружающей температуры на их счетную характеристику. В связи с этим сцинтилляционные детекторы обычно термостатируют с помощью сосудов Дьюара. В комплект скважинного прибора может входить до семи сменных детекторов излучения.