Способ стабилизации энергетической шкалы спектрометрического устройства Советский патент 1987 года по МПК G01V5/00 

Изобретение относится к ядерной гео(|)изике, а более конкретно - к способам стабилизации аппаратуры при спектрометрических измерениях диффуз но рассеянного гамма-излучения, используемого для количественных определений эффективного атомного номера и плотности горных пород.

Цель изобретения - повьшение точности стабилизации и расширение области применения спектрометрического устройства.

На чертеже приведены спектры диф- фузно рассеянного углем (эффективный атомный номер z 6) излучения, зарегистрированные неэкранированным (кривые 1, 2) и частично экранированным (кривые 3, 4) детектором, и серой (атомньт номер z 16, соответственно кривые 5-8 кривые 9 и 10 зарегистрированные полностью экранированным детектором, совпадают для обеих сред).

Кривые с нечетным номером получены при стабильных условиях работы спектрометра, с 4eTHbi f - при смеще- нич энергетической шкалы на +10%. Для cтaбиJП зaции шкалы интенсивность 1д рассеянного излучения регистрируют в энергетическом интервале А в области второго максимума, расположенного в области энергий 240-250 кэВ и в более высокоэнергетической облас 1-и на ниспадающе части спектра в энергетических интервалах В или С

(15, ).

Положение и форма второго максимума, образованного за счет частичной фильтрац п1 диффузно рассеянного гамма-излучения фильтром, срезающим мягкую (до 200 кэВ) часть спектра и закрывающим детектор излучения не более чем наполовину, не зависят от поглощающих свойств исследуемой (рассеивающей) среды, т.е. от ее эффективного атомного номера. От плотности среды интенсивности излу- чения в этом пике (1,) и энергетическом интервале правее его (1 или Ij) зависят одинаково. Эти свойства определяются известными свойствами диффузно рассеянного излучения. Поэ-т:Д- (или --) зависит

тому отношение

6 -LC только от изменения коэффициента

преобразования спектрометрического устройству и может быть использовано для Стабилизации его энергети-

ческо шкалы. При нестабильности энергетической шкалы, равной j;10%, меняется незначиинтенсивность

тельно, а 1ц и особенно 1 - существенно (табл. 1).

Способ опробован на устройстве для определения эффективного атомного номера двух сред - угля и серы.

Длина зонда составляла около 18 см. Использован источник на основе нуклида цезия-137. Фильтром из свинца толщиной 2 мм и кадмия толщиной 1 мм была закрыта половина рабочей поверхности детектора излучения - сцин- т}шляционного счетчика. Спектры диффузно рассеянного углем (z, 6) и серой (zj 16) излучения приведены на чертеже.

Результаты измерений -при различных нестабильностях энергетической

шкалы устройства представлены в табл. 1, где приведены экспериментальные данные, свидетельствукяцие об

эффективности применения предложенного способа для стабилизации шкалы устройства в сравнении со способом, в котором рассеянное излучение не фильтруется (чтобы была возможность

определения эффективного атомного номера Z д, исследуемой среды) , а оба рабочих канала установлены на крутопадающем участке спектра в области 210-230 кэВ (измеряемая интенсивность I,) и 230-250 кэБ (измеряемая интенсивность 1).

Как видно из табл. 1, абсолютная чувствительность к нестабильности энергетической шкалы предложенного

способа в 20-40 раз больше чем у известного и составляет при смещении шкалы вправо и влево соответственно 1,42 и 0,34 отн. ед. на 1% нестабильности. Аналогичные значения для известного способа составляют 0,008 и 0,006 отн. ед.

Примерно равную с предложенным способом чувствительность к неста- бильности энергетической шкалы можно обеспечить в известном способе, располагая реперные каналы справа и слева от максимума спектрального распределения, зарегистрированного полностью экранированным детектором (кривые 9 и 10). Однако в известном способе определение эффективного атомного номера горньсх пород совершенно исключается. В предложенном

1

способе одновременно с высокоточной стабилизацией энергетической шкалы обеспечивается высокая чувствительность к изменению z (табл, 2).

Измерение мягкой 1„ и жесткой 1. компонент излучения и величины их отношения в спектрах частично экранированного и неэкранированного детекторов осуществлялось в интервалах энергий, равных соответственно 30 - 80 кэВ и более 200 кэВ, Относительная чувствительность предлагаемого и известного способов оценена через величину 5 , представляющую собой отношение аналитических параметров, измеренных для двух сред с разными эффективными атомными номерами:

С IM/I (z 1 6) I«/I (z. 16)

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют, что применение предложенного способа стабилизации энергетической шкалы практически не снижает относительную чувствительность при определении z по отношению мягкой и жесткой компонент рассеянного гамма-излучения. Относительное уменьшение чувствительности составляет всего лишь 11%.

Таким образом предложенный способ стабилизации энергетической шкалы спектрометра действительно позволяет реализовать высокоточную ме43380

тодику определения z

10

15

20

25

30

и плотности

без применения реперных источников, загрязняющих информационную часть регистрирующего аппаратурного гамма- спектра.

Формула изобретения

Способ стабилизации энергетической шкалы спектрометрического устройства для измерения спектра диффуз- ного рассеяния гамма-излучения исследуемой среды, заключающийся в измерении интенсивностей рассеянного гамма-излучения, отфильтрованного экраном, срезающим мягкую (до 200 кэВ) часть спектра, где его форма не зависит от поглощающих свойств исследуемой среды, и использовании отношения этих интенсивностей в качестве опорной величины для стабилизации шкалы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и расширения области применения спектрометрического устройства, рассеянное излучение фильтруют лишь частично, закрывая экраном не более половины рабочей площади детектора, выбирают один энергетический интервал в области второго максимума в спектре, расположенного в области 240-280 кэВ и сформированного в результате частичной фильтрации рассеянного излучения, а второй - в бо- 35 лее высокоэнергетической области на ниспадающем участке спектра.

Таблица 1

16 790 1500 0,5261670 2660 0,628

3,483,84

6 2880 2880 1,8313120 5436 2,41

Таблица 2

Редактор В.Данко

Составитель М.Викторов

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4821/48Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области ядерной геофизики, конкретно - к способам стабилизации аппаратуры при спектрометрических измерениях рассеянного гамма-излучения. Целью- изобретения является повышение точности стабилизации и расширение области применения спектрометрического устройства. Поставленная цель достигается тем, что регистрируемый поток гамма-излучения частично отфильтровывают экраном, срезающим мягкую часть спектра ( 200 кэВ) диффузно рассеянного излучения, выбирают один энергетический интервал регистрации в области второго максимума в спектре, расположенного в области 240-280 кэВ и сформированного в результате частичной, фильтрации рассеянного излучения, а второй - правее, в области ниспадающей части спектра. 1 ил,,2 табл. (Л СО 4 00 00 00