[go: up one dir, main page]

SU1045195A1 - Well-logging gamma-radiometer - Google Patents

Well-logging gamma-radiometer Download PDF

Info

Publication number
SU1045195A1
SU1045195A1 SU813275436A SU3275436A SU1045195A1 SU 1045195 A1 SU1045195 A1 SU 1045195A1 SU 813275436 A SU813275436 A SU 813275436A SU 3275436 A SU3275436 A SU 3275436A SU 1045195 A1 SU1045195 A1 SU 1045195A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pmt
divider
discriminator
photomultiplier
voltage
Prior art date
Application number
SU813275436A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Аркадьевич Кулигин
Анатолий Филиппович Мясоедов
Александр Владимирович Николенко
Original Assignee
Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Промысловой Геофизики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Промысловой Геофизики filed Critical Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Промысловой Геофизики
Priority to SU813275436A priority Critical patent/SU1045195A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1045195A1 publication Critical patent/SU1045195A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

КАРОТАЖНЫЙ ГАММА-РАДИОМЕТР/ содержащий кристалл-сцинтилл тор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) делитель питани  ФЭУ, соединенный с высоковольтным источником питани  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 и с   тем, что, с целью повышени  над,ежности работы при уменьшении габаритов устройства , в него вве.ден высокоомный резистор , через который незаземленный с вывод высоковольтного источника питани  ФЭУ соединен со средней точ (Л кой делител  дискриминатора.Logging GAMMA RADIOMETER / comprising crystal scintillator, a photomultiplier tube (PMT) divider power photomultiplier coupled to the high voltage source PMT power and amplitude discriminator divider by two resistors, whose input is connected to the anode photomultiplier and output via the transmitter and the logging cable connected to a ground receiving device, in order to increase the working frequency while decreasing the device dimensions, a high-resistance resistor was inserted into it, through which the ungrounded s The output of the high-voltage power source of the PMT is connected to the midpoint (L koy divider discriminator.

Description

4four

слcl

:about

СП -Изооретение относитс  к обнаруже нию полезных ископаемых с помощью ионизирующихэлучеКИЙ, а именно к ка ротажньом гамма-радиометрам. В аовременных каротажных гаммарадиометрах широко используютс  .сцинтилл ционные детекторы гаммаизлучени , состо щие из кристалласцинтилл тора и фотоэлектронного ум ножтлтел , , Известный каротажный гамма-радио метр содержит сцинтилл ционный детектор , амплитудный дискриминатор с посто нным порогом срабатывани  и Передающее устройство, соединенное каротажным кабелем, с наземныги прием ным устройством. Скважинна  часть радиометра содержит также высоковол ный блок питани  ФЭУ l . К питающему ФЭУ высокому напр же нию предъ вл ютс  жесткие требовани по стабильности и коэффициенту пуль саций. Это св зано с тем, что даже при незначительных изменени х напр  жени  на ФЭУ резко измен етс  его коэффициент усилени , а это приводит к изменению энергетического экв валента уровн  срабатьшани  дискриминатора . По этой причине на счетно характеристике сцинтилл ционного де тектора имеетс  плато не более 100-200 В. Наиболее близок к предлагаемому технической сущности каротажный гамма-радиометр, содержащий кристал сцинтилл тор, ФЭУ, делитель питани  ФЭУ, соединенный с высоковольтныгл и точник.ом питани  ФЭУ, и амплитудный дискриминатор с делителем установки порога его срабатывани  на двух резисторах , вход -которого соединен с выходом (анодом) ФЭУ, а выход соединен через передающее устройство и каротажный кабель с наземньм приемным устройством. Кроме того, делитель питани  ФЭУ этого устройства содержит дополнительный газовый ста билитрон, подключенный к части высокоомного делител  ФЭУ, что расшир ет плато на счетной характеристике детектора до 320 В и тем самым повышает стабильность работы гаммарадиометра 2 , Однако применение в каротажном гамма-радиометре высоковольтных газовых стабилитронов увеличивает его габариты и снижает надежность работы , так как параметрический стабили Зс1тор потребл ет от высоковольтного источника дополнительную мощность и требует дл  своей нормальной рабо ты повышенного (как минимум на 20-30%) напр жени . Цель изобретени  - йовышение надежности при уменьшении габаритов каротажного гамма-радиометра. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в каротажный гамма-радиометр, содержащий кристалл-сцинтилл тор, фотоэлектронный умножитель, делитель питани  ФЭУ, соединенный с высоко -,; вольтным источником питани  ФЭУ, амплитудный -дискриминатор с делителем установки порога его срабатывани  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 питани  ФЭУ соединен со средней точкой делител  дискриминатора . , Энергетический эквивалент уровн  срабатывани  дискриминатора поддерживаетс  неизменным в широком диапазоне напр жений на ФЭУ путем изменени  напр жени  срабатывани  дискриминатора пропорционально изменению коэффициента усилени  ФЭУ, Дл  этого средн   точка делител  напр жени ,- задающего величину напр жени  срабатывани  дискриминатора, дополнительно соединена через высокоомный резистор с незаземленным выходом высоковольтного блока питани ФЭУ. В качестве высокоомного резистора может служить, в частности, делитель питани  ФЭУ (дл  экономии потребл емой мощности причем последний в этом случае не заземл етс , На фиг. -I приведена функциональ на  схема каротажного гамма-радиометра; на фиг. 2 - счетные характеристики предлагаемого Гс1Мма-радиометра, а также прототипа и аналога. Каротажныйгамма-радиометр содержит расположенные в скважинной части кристалл-сцинтилл тор 1, фотоэлектронный умножитель 2 с делителем 3 питани  ФЭУ, высоковольтный источник 4 питани  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 осуществл етс  от  естабилизированного высоковольтного источника 4 (обычно это преобразователь напр жени  с выпр мителем, который питаетс  по каротажному кабелю 10 от наземного источника тока), В моменты попадани  гамма-квантов в объем кристалла-сцинтилл тора 1 на анодной нагрузке ФЭУ 2 (верхний по схеме вход дискриминатора 8) возникают импульсы напр жени , амплитуда которых зависит от энергии гаммаквантов и коэффициента усилени  ФЭУ, Дискриминатор 8 осуществл ет амплитудную селекцию поступающих наSP -Izoreoretenie refers to the discovery of minerals with the help of ionizing beams, namely, rota- tion gamma radiometers. In modern logging gammaradiometers, scintillation detectors of gamma radiation, consisting of crystal scintillation and photoelectronic intelligence, nozteltel, are widely used. The well-known logging gamma radio meter contains a scintillator detector, amplitude discriminator with a constant number and is used by the program. ground receiving device. The downhole part of the radiometer also contains a high-voltage PMT power supply unit l. The high voltage supplying PMT has strict requirements for stability and pulsation coefficient. This is due to the fact that even with insignificant changes in the voltage of a photomultiplier, its amplification factor changes dramatically, and this leads to a change in the energy equivalent of the trigger level of the discriminator. For this reason, the scintillation detector has a plateau of no more than 100-200 V. The closest to the proposed technical essence is a logging gamma radiometer containing a crystal scintillator, a photomultiplier, a photomultiplier power divider connected to a high voltage photomultiplier and a photomultiplier of the photomultiplier , and the amplitude discriminator with a divider setting the threshold for its operation on two resistors, the input-which is connected to the output (anode) of the photomultiplier, and the output is connected through a transmitting device and a logging cable with a ground receiving device. In addition, the power divider of the PMT of this device contains an additional gas stabilitron connected to a part of the high resistance PMT divider, which expands the plateau on the counting characteristic of the detector up to 320 V and thereby increases the operating stability of the gamma radiometer 2, however, the high-voltage gas logging gamma radiometer zener diodes increases its dimensions and reduces reliability of operation, since the parametric 3S1 stabilizer consumes additional power from a high-voltage source and requires for its normal minimum work of increased (at least 20-30%) voltage. The purpose of the invention is to increase reliability while reducing the dimensions of the logging gamma radiometer. The goal is achieved in that a logging gamma radiometer containing a crystal scintillator, a photomultiplier tube, a PMT power divider connected to a high; with a voltage source of power of the PMT, an amplitude -discriminator with a divider setting the threshold for its operation on two resistors, the input of which is connected to the output (anode) of the PMT, and the output through the transmitting device and the logging cable is connected to the ground receiving device, a high-resistance resistor is introduced through which the ungrounded The output of the high-voltage power source of the PMT is connected to the midpoint of the discriminator divider. The energy equivalent of the discriminator actuation level is kept constant over a wide voltage range at the photomultiplier by varying the discriminator response voltage in proportion to the photomultiplier gain factor. For this, the average voltage divider point setting the actuation voltage of the discriminator is additionally connected through a high-resistance resistor with an ungrounded the output of the high voltage power supply unit PMT. In particular, the PMT power divider can serve as a high-resistance resistor (to save power consumption, the latter is not grounded in this case, Fig. -I shows the functionality of the logging gamma radiometer; Fig. 2 shows the counting characteristics of the proposed Gs1Mma radiometer, as well as prototype and analogue. The log gamma radiometer contains scintillator 1 located in the borehole part, photomultiplier 2 with divider 3 of the PMT, high-voltage source 4 of the PMT, divisor discrimination ores on resistors 5 and 6, a high-resistance resistor 7, a discriminator 8 and a transmitting device 9 connected by a logging cable 10 to a ground receiving device 11. The PMT 2 is powered from a stabilized high-voltage source 4 (usually a voltage converter with a rectifier that is powered via logging cable 10 from ground-based current source) At the moments of gamma-quanta entering the volume of the scintillator crystal 1, anode load of the photomultiplier 2 (upper discriminator input 8) gives rise to voltage pulses, amplitude which depends on the energy of the gamma rays and the gain of the photomultiplier, the discriminator 8 performs amplitude selection of the incoming

его вход импульсов с целью отделени  полезного сигнала от шумов сцинтилл ционного детектора. Полезный сигнал с выхода дискриминатора 8 поступает в передающее устройство 9 где преобразуетс  в вид, удобный дл передачи по каротажному кабелю 10 на земную поверхность в приемное устройство 11. Последнее содержит обычно регистратор, который записыва ет диаграмму интенсивности гаммаизлучени  горных пород в функции гл бины скважины.its pulse input in order to separate the useful signal from the noise of the scintillation detector. A useful signal from the output of the discriminator 8 enters the transmitting device 9 where it is converted into a form convenient for transmission over the logging cable 10 to the earth's surface to the receiving device 11. The latter usually contains a recorder that records the gamma radiation intensity chart as a function of the depth of the well.

Гамма-радиометр содержит компенсирующую цепь на высокоомном резисторе 7, обеспечивающую слежение порога срабатывани  дискриминатора 8 за напр жением питани  ФЭУ, а следовательно , и за коэффициентом усилени  ФЭУ.The gamma radiometer contains a compensating circuit on a high-resistance resistor 7, which provides tracking of the threshold of the discriminator 8 for the voltage of the PMT and, therefore, the gain of the PMT.

Действительно, -в некотором диапазоне изменени  питающего ФЭУ напр жени  и коэффициент усилени  ФЭУ К можно аппроксимироват:: с достаточной дл  нашего случа  точностью линейной зависимостью от UIndeed, in a certain range of variation of the power of the photomultiplier, the voltage and the gain of the photomultiplier K can be approximated :: with sufficient accuracy for our case linear dependence on U

К а + ни , . (1) где а, в - коэффициенты аппроксимации , завис щие от параметров ФЭУ и выбранного диапазона аппроксимациTo a + no,. (1) where a, b are the approximation coefficients depending on the parameters of the photomultiplier and the chosen range of approximation

Дл  сохранени  неизменного значени  энергетического эквивалента урон  дискриминации в диапазоне возможных изменений U необходимо и достаточно выполнение услови In order to keep the energy equivalent value unchanged, the discrimination damage in the range of possible changes U is necessary and sufficient

:(а -i-bU ), (2) где Ug - напр жение срабатывани  , дискриминатора; : (a -i-bU), (2) where Ug is the tripping voltage of the discriminator;

с - коэффициент,, завис щий от выбранного энергетического эквивалента уровн  дискриминации;c is the coefficient depending on the chosen energy equivalent of the level of discrimination;

m с с А;m with with A;

П с - вP with - in

Резисторы 5-7 служат дл  получени  зависимости (2). Рекомендуетс  устанавливать энергетический эквивалент уровн  срабатывани  дискриминатора по обьмной методике регулирокой сопротивлени  резистора 5 при минимальном значении U (выбор коэффициента гт)) и регулировкой сопротивлени  резистора б при максимальном значении II (выбор коэффициента п ) . Настройку производ т несколько раз методом последовательных прнближе-.Resistors 5-7 serve to derive Eq. (2). It is recommended to set the energy equivalent of the actuation level of the discriminator according to the rudimentary method of adjusting the resistance of resistor 5 at the minimum value U (selecting the coefficient rm)) and adjusting the resistance of the resistor b at the maximum value II (choosing the coefficient p). The adjustment is made several times by the method of consecutive proximity.

НИИ.SRI.

С целью экономии потребл емой мощности о: высоковольтного источника 4 питани  в качестве высокоомного резистора 7 можно использоватьIn order to save power consumption o: high-voltage power source 4 as a high-resistance resistor 7 can be used

делитель ФЭУ 3. В этом случае его верхний по схеме вывод не заземл етс  и подключаетс  в средней точке Делител  на резисторах 5 и 6, а резистор 7 из схемы исключаетс . 5 Использование дл  выбора пPMT divider 3. In this case, its upper circuit is not grounded and is connected at the midpoint of the Divider on resistors 5 and 6, and resistor 7 is excluded from the circuit. 5 Use to select n

цепочки резисторов высокоомного делител  питани  ФЭУ затрудн ет возможность регулировки его сопротивлени .The resistor circuit of the high impedance PMT power divider makes it difficult to adjust its resistance.

10 После замены ФЭУ может потребоватьс  вновь подобрать сопротивление резисторов 5 и 6.10 After replacing the PMT, it may be necessary to re-select the resistance of resistors 5 and 6.

Возможности устройства иллюстрирует счетна  характеристика его The device’s capabilities are illustrated by its counting characteristic.

5 детектора (крива  12 на фиг. 2).5 detector (curve 12 in Fig. 2).

Она сн та с использованием кристалла N а D (ТР ) размерами мм и , фотоэлектронного умножител  типа ФЭУ- 74А. В качестве источника гамма-излучени  использован изо0 топ 137 С5 , экранированный от детек-. тора стильным листом толщиной10 мм. Энергетический эквивалент уровн  срабатывани  дискриминатора, состав . л ющий 50 кэв, устанавливают при пр жении 1250 в резистором 5 и при 1550 В резистором 6. В сравнении со счетными характеристиками детекторов известных радиометров (кривые 13 и 14), в предлагаемом устройствеIt was removed using a N a D (TP) crystal with dimensions of mm and a photomultiplier tube of the type of an FEU-74A photoelectric multiplier. Iso0-top 137 C5, shielded from detec- tors, was used as a source of gamma radiation. torus stylish sheet thickness 10 mm. The energy equivalent of the discriminator trigger level, composition. 50 keV is set at 1250 in resistor 5 and at 1550 V in resistor 6. In comparison with the counting characteristics of detectors of known radiometers (curves 13 and 14), in the proposed device

0 Прот женность плато в 2-3 раза больше и сос тавл ет 500-600 В. 0 The plateau is 2-3 times larger and is 500-600 V.

Энергетический эквивалент уровн  срабатывани  дискриминатора около 50 кэв расположен в энергетическомThe energy equivalent of the discriminator response level of about 50 keV is located in the energy

5 коридоре между шумами ФЭУ (которые достигают 15 кэв при 150- С) и полезным сигналом. В этом случае уход энергетического эквивалента уровн  дискриминации fJg как за счет неточности линейной аппроксимации (не5, between the PMT noise (which reaches 15 keV at 150-C) and the useful signal. In this case, the departure of the energy equivalent of the discrimination level fJg as due to the inaccuracy of the linear approximation (not

более +20%), так и за счет температурной нестабильности порога дискриминатора из-за нестаСильности низковольтного источника питани  дискримис натора (до +30%) не ухудшает работы детектора.more than + 20%), and due to the temperature instability of the threshold of the discriminator due to the instability of the low-voltage power source of the discriminator (up to + 30%) does not impair the operation of the detector.

Наличие плато прот женностью 15-20% от питающего ФЭУ напр жени  позвол ет в предлагаемом гамма-радио0 метре выполнить высоковольтный- источник питани  ФЭУ без параметрической стабилизации высокого напр жени , что существенно уменьшает его габариты и повышает надежность работы. Устройство может найти применение в наземной, в частности, в полевой радиометрической аппаратуре.The presence of a plateau of 15–20% of the supply voltage of the photomultiplier allows in the proposed gamma radio meter to perform a high-voltage power source of the photomultiplier without parametric stabilization of high voltage, which significantly reduces its dimensions and improves reliability of operation. The device can be used in ground, in particular, in field radiometric equipment.

II

L

чиchi

ii

99

гтrm

Claims (1)

КАРОТАЖНЫЙ 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 личающ.ийся тем, что, с целью повышения надежности работы при уменьшении габаритов устройства, в него введен высокоомный резистор, через который незаземленный β вывод высоковольтного источника пи- <g тания ФЭУ соединен со средней точкой делителя дискриминатора.A GAMMA RADIOMETER, comprising a crystal scintillator, a photomultiplier tube (PMT), a PMT power divider connected to a high-voltage PMT power supply, and an amplitude discriminator, a divider with two resistors, the input of which is connected by an PMT anode, and the output is through a transmission device and a wireline cable coupled to the receiver ground, of t lichayusch.iysya in that, in order to increase reliability of operation while reducing device dimensions, it introduced high impedance resistor through which the output ungrounded β Vysokovo tnogo source pi <g Thaniah photomultipliers connected to a midpoint divider discriminator. SU „1045195SU „1045195
SU813275436A 1981-04-09 1981-04-09 Well-logging gamma-radiometer SU1045195A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813275436A SU1045195A1 (en) 1981-04-09 1981-04-09 Well-logging gamma-radiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813275436A SU1045195A1 (en) 1981-04-09 1981-04-09 Well-logging gamma-radiometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1045195A1 true SU1045195A1 (en) 1983-09-30

Family

ID=20953339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813275436A SU1045195A1 (en) 1981-04-09 1981-04-09 Well-logging gamma-radiometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1045195A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248010C2 (en) * 2003-03-11 2005-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии Scanner for checking spatial distribution of power of gamma-ray emission in active zone of uranium-graphite reactor
US7763845B2 (en) * 2005-08-15 2010-07-27 Baker Hughes Incorporated Downhole navigation and detection system
US8039792B2 (en) 2005-08-15 2011-10-18 Baker Hughes Incorporated Wide band gap semiconductor photodetector based gamma ray detectors for well logging applications

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Комаров С.Г. Геофизические методы исследовани скважин. М., Недра 19.73, с. 171-172. 2. Уткин В.И., Шихман М.С. Повышение стабильности гамма-радиометров. - Геофизическа аппарату1977, вып. 61, с. 138-142 ра (прототип). *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248010C2 (en) * 2003-03-11 2005-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии Scanner for checking spatial distribution of power of gamma-ray emission in active zone of uranium-graphite reactor
US7763845B2 (en) * 2005-08-15 2010-07-27 Baker Hughes Incorporated Downhole navigation and detection system
US8039792B2 (en) 2005-08-15 2011-10-18 Baker Hughes Incorporated Wide band gap semiconductor photodetector based gamma ray detectors for well logging applications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4482808A (en) Apparatus for measuring neutrons and gamma rays
US4346590A (en) Gain stabilization for radioactivity well logging apparatus
US5434408A (en) Induced gamma ray spectroscopy well logging system
US5023449A (en) Nuclear spectroscopy signal stabilization and calibration method and apparatus
US4272677A (en) Method and apparatus for the automatic stabilization of drift in radiation measurements
Moszynski et al. Energy resolution of scintillation detectors readout with large area avalanche photodiodes and photomultipliers
Daehnick et al. Pulse shape discrimination in stilbene scintillators
US4918314A (en) Gain stabilization circuit for photomultiplier tubes
NO880382D0 (en) BROENNLOGGE TOKY WITH ACCELERATOR TYPE NOYTRON SOURCE.
EP0403105B1 (en) Radiation meter
US4031367A (en) Methods and apparatus for pulse height analyzer offset control
US5461230A (en) Method and apparatus for temperature compensation of gamma tools in MWD environments
SU1045195A1 (en) Well-logging gamma-radiometer
US3183353A (en) Gain-stabilized scintiliation detection system
US2361274A (en) Radiological exploration system
Williams et al. A γ-spectrum stabiliser with compensation for the effects of detector temperature variation
US3582655A (en) Gated spectral well logging radiation detection system
US3777147A (en) Gated spectral well logging radiation detection system and method
Barton et al. Improved ringing coil pulse encoders
US3538329A (en) Signal correction system for well logging instrument having short and long-spaced radioactivity detectors and a bore hole caliper
US3204098A (en) Radioactive well logging system with surface circuit designed to isolate a. c. power signals from logging signals
Rodda et al. A transistorized time-amplitude converter for sub-nanosecond lifetime measurements
US2874301A (en) Well logging apparatus
RU2249836C1 (en) Device for running lithologic-density gamma-ray logging
US3374357A (en) Sensitivity regulator for a photomultiplier tube using magnetic modulator means