Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекция 3_ Аппаратура.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
18.11.2018
Размер:
611.33 Кб
Скачать

15

Основные элементы радиометрической аппаратуры

Аппаратура для различных радиоактивных методов иссле­дования скважин имеет много общего. Главные различия отно­сятся к конструкциям зондов: источника, фильтров и индика­торов излучения. Учитывая общую функцию всех типов радиометрической аппаратуры, их называют скважинными радиометрами.

1. Блок-схема радиометра

Конструктивно радиометры состоят из скважинного прибора, заключенного в прочную стальную или иногда дюралюминие­вую гильзу, и наземного пульта, которые соединены между собой геофизическим (каротажным) кабелем.

Рис. 1. Упрощенная блок-схема радиометра.

1 — скважинный прибор; II — наземный пульт

В скважинном приборе радиометров располагаются детектор излучения, усилитель или усилительно-формирующий каскад, а также блок питания детектора (рис.1). Последний чаще всего содержит блокинг-генератор, вырабатывающий импульс­ный ток, который после повышения его напряжения трансфор­матором подается на высоковольтный выпрямитель. Выпрям­ленное напряжение стабилизируется обычно с помощью стаби­литрона.

Детектор излучения является важнейшим элементом радио­метра. При попадании ядерной частицы в детектор на его вы­ходе образуется импульс электрического тока и напряжения, который далее усиливается и обрабатывается электронной схе­мой прибора. В скважинной аппаратуре используются газо­наполненные (ионизационные) и сцинтилляционные детекторы, рассматриваемые далее. Исследуется возможность исполь­зования полупроводниковых детекторов.

Усиленный сигнал по двум жилам трехжильного (или по жиле и броне одножильного) кабеля передается на поверхность, По тем же проводам в скважинный прибор подается постоянный ток для питания его схемы. Поэтому в скважинном приборе и на поверхности имеются соответственно LC- и RС-фильтры, разделяющие постоянный ток и импульсы сигнала.

В наземной части схемы (см. рис.1) импульсы усили­ваются и осуществляется их регистрация измерителем скорости счета (интенсиметром). В большинстве радиометров кроме регистрации интенсиметром предусматривается также счет импульсов с помощью специальных электромеханических или электронных счетчиков.

Калибратор выдает определенное число импульсов за 1 мин (3000, 6000, 12 000 имп/мин) и служит для установления мас­штаба скорости счета (в импульсах в 1 мин на 1 см шкалы) при регистрации диаграмм.

Между усилителем и интенсиметром обычно включается блок - амплитудный дискриминатор. Дискриминатор — схема, пропускающая лишь те импульсы, амплитуда которых превы­шает некоторый заданный уровень (порог).

Введение дискриминатора с регулируемым порогом позво­ляет пропускать полезные сигналы, обусловленные попаданием ядерного излучения в счетчик, и задерживать небольшие шумо­вые импульсы, возникающие в детекторах. Кроме того, при использовании детекторов, выходные импульсы которых в опре­деленной степени пропорциональны энергии частиц, путем изме­нения порога дискриминации можно регистрировать лишь излучения с энергией, превышающей некоторое заданное значе­ние. При проведении измерений с несколькими значениями порога дискриминации можно судить об амплитудном распреде­лении импульсов от датчика, а следовательно, и о спектральном составе излучения. Поэтому радиометры, имеющие дискримина­тор с переменным регулируемым порогом, называют интеграль­ными спектрометрами.

Существенный недостаток интегральных спектрометров — низкая статистическая точность определения числа импульсов N в узком интервале амплитуд (U1, U2), обусловленная тем, что эта величина вычисляется как разность двух измеряемых вели­чин — количества импульсов N1 и N2 с амплитудами, превы­шающими соответственно U1 и U2.

Погрешность можно уменьшить, если в процессе измерений с помощью специальных дифференциальных амплитудных ана­лизаторов импульсов выделить импульсы с амплитудой в ин­тервале (U1, U2) и зарегистрировать их число.

Основными частями одноканального дифференциального амплитудного анализатора являются два дискриминатора, включенные параллельно друг другу, и схема антисовпадений (рис.2,а). Если один из дискриминаторов (нижнего уровня) пропускает импульсы с амплитудой выше U, то уровень дискри­минации второго дискриминатора (верхнего уровня) устанав­ливается равным UU. Величина ΔU называется шириной окна или канала. Импульсы на выходе схемы антисовпадений возникают лишь при поступлении импульса на первый вход (от дискриминатора нижнего уровня) при одновременном от­сутствии импульса на втором входе, т. е. схема пропускает лишь импульсы, амплитуда которых лежит в интервале (U, U+ΔU). Посредством синхронного изменения напряжения на обоих дискриминаторах (сохранения их разности ΔU) можно изучать распределение импульсов по амплитуде. Кривая зави­симости числа импульсов на выходе анализаторов от порога дискриминации называется дифференциальным спектром (или спектром амплитуд). Установив соответствие между амплиту­дой импульсов в вольтах и энергией излучения в мегаэлектрон­вольтах путем эталонирования энергетической шкалы и соответственно разбив ось абсцисс в единицах энергии, полу­чают спектр амплитуд в энергетических единицах, называемый аппаратурным спектром.

Рис.2. Принципиальная схема одноканального (а) и много­канального (б) дифференциальных амплитудных анализаторов

Для сокращения времени исследований строят многоканаль­ные спектрометры (см. рис.2,б). Основной их частью является серия параллельно включенных дискриминаторов. Порог сраба­тывания каждого из последующего дискриминаторов выше по­рога предыдущего на некоторую величину ΔU. Выходы любой соседней пары дискриминаторов подключены к входам схемы антисовпадений, которые совместно с последующей усиливаю­щей и регистрирующей схемой составляют один канал спектро­метра.