Способ измерения плотности геологических пород в естественном залегании Советский патент 1992 года по МПК G01N9/24 

(46) 15.02.920 Бюл. I 6

(21)4270833/25

(22)15.05.87

(71)Московский инженерно-физический институт

(72)А.Б. Борисов, Б,А. Долгоюеин и А.Н. Калинонский

(53) 621.039.8(088.8) (56) Царев В.А., Чечин В.А. Дальние нейтрино. Физические, основы и геофизические приложения. Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ). Гл. ред. Н.Н. Боголюбов, М.: Энерго- атомиздат, 1986, т. 17, вып. 3, с. 389-391.

A.De Rujula and all. Neutrino exploration of the earth. - Phys. Repts. 1983, V. 99, p. 342-396.

.(54) СПОСОБ., ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГЕО-. ЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД В ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАЛЕГАНИИ

(57) Изобретение относится к способам определения плотности путем на- блюдения за прохождением потока элементарных частиц н предназначено для использования при разведке месторождений полезных ископаемых. Цель иэоб- ;ретения - упрощение способа. При осуществлении способа поток нейтрино направляют, на участок 2 геологической породы. Образовавшиеся при взаимодействии с ней мюоны регистрируются детектором 3, расположенным в шахте 4. Детектор регистрирует распределение мюонов -по интенсивности углу прилета и времени запаздывания. Полученная информация позволяет определить геометрическое распределение полезного ископаемого при одном положении источника и детектора излуче- , ний. 2 ил.

с

S

Г,

«

Изобретение относится к способам определения плотности путем наблюдения за прохождением потока элементарных частиц через вещество и предна значено для использования при разведке месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение чувствительности и упрощение способа.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа-, на фиг. 2 изображена геометрия измерения.

Способ осуществляется следующим образом.

И

сд

Поток нейтрино ) от ускорителя

1направляют на исследуемый участок

2геологической породы. При взаимодействии нейтрино с геологической породой образуются мюоны ( XJ) , которые регистрируются детектором 3, помещенным в шахту 4. Детектор 3 регистрирует мюоны, образовавшиеся на расстоянии 1 от детектора 3. Попав- . ший в детектор 3 мюон будет зарегистрирован детектором с запаздыванием

на время С. Поскольку скорость движения ультрарелятивнсткого мкюна прак-

-4 ел

о

32

типески равна скорости света с, то расстояние от детектора до точки образования мюона

, 2ct 1 - -б-Г-

Измеряя время t запаздывания и угол 9 между направлением вылета мюона и направлением полета нейтрино, определяют распределение потока мюо- нов.

Поскольку сечение взаимодействия нейтрино зависит от плотности геологических пород р , то из сравнения полученного распределения с извест- ным из калибровочных экспериментов или расчетов распределения потока мзоонов по глубине их образования при известной постоянной плотности геологических пород определяют распределё- кие плотности геологических пород в области с продольными размерами, равными максимальному пробегу мюонов в данной породе (порядка нескольких сотен метров), и поперечными размерами около десяти метров, определяемыми областью генерации зарегистрированных детектором мюонов,

Пример .На протонном кольцевом ускорителе или однопролетном линейном ускорителе создают нейтринный пучок. Для проведения временньк измерений используют нейтринные сгустки длительно-) стью 1 не. В качестве детектора мюонов используют сцинтилляционный детектор, обладающий достаточном временным разрешением G.0,2 не. Лпя проведения ременных измерений требуется синхро- низация работв ускорителя и детектора с точностью f 0,1 не. Это достигает- ся использованием1, высокостабильных атомных часов, обеспечивающих требуемую точность синхронизации. Для изме- рения направления движения мюона (угла 9 ) применяют систему дрейфовых камер, обеспечивающих высокую точность измерения координаты ( G « Јс200 мкм) .

При реализации способа с помощью

существующих в настоящее время сцин- тилляционных детекторов и дрейфовых камер точность измерения глубины образования мюона следующая. Точность измерения времени запаздывания мюона определяемая главным образом временным разрешением сцинтилляционного детектора, составляет 0,2 не. При

пролет,,ой базе между дрейфовыми камерами Z 10 см точность измерения угла

,5

Sx

г °

002 рад

и, следовательно, точность определения расстояния

г- |,2сСн Л ,4ct г .г

е (-gi + -0Т е)

Например, при 1 200 м, 9 0,04 рад

t 0,53 не Gg 78 м. Интенсивность мюонов, пришедших с расстояния l±Gj e м, составляет порядка 30% от полного потока мюонов. В случае использования нейтринного пучка ускорителя ВЛЭПП ожидается регистрация порядка 10 событий за 1 сут работы ускорителя на t мi площади поверхности детектора и, следовательно,iстатистическая ошибка в определении плотности порядка 1%.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение чувствительности и упрощение осуществления способа за счет получения большего количества точек измерения при одном положении источника и детектора излучения.

Формула изобретения

Способ-измерения плотности .геологических пород в естественном залегании, включающий просвечивание геологических пород пучком нейтрино высокой энергии, регистрацию параметров поля мюонов, образующихся в геологических породах, и определение по ре- зудьтатам регистрации плотности геологических пород, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения распределения плотности горных пород по линии просвечивания, а также повышения чувствительности при измерении плотности, измеряют временя t запаздывания мюонов, а также угловое распределение мюонов относительно направления пучка нейтрино, устанавливают распределение потока мюонов по глубй- не их образования и по полученным данным определяют среднюю плотность геологических порол, а также распределение плотности геологических пород по линии просвечивания.

Фиг.1

Фи.1