530sgs自然伽马能谱探头.ppt

530SGS530SGS自然伽马能谱探头自然伽马能谱探头使用及维护保养使用及维护保养北京环鼎科技有限责任公司总体技术部北京环鼎科技有限责任公司总体技术部11前言一、530测井仪器放射性测井串概述二、放射性测井放射性测井包括自然伽马测井、自然伽马能谱测井、中子测井、密度测井。大家知道,地层中各种天然放射性同位素在衰变中放出三种射线,即:α射线(氦核)、β射线(电子)和γ射线(电磁辐射),由于前两种的穿透能力很弱,很难从较深的地层中透出,也很难进入坚实的测井仪探测器。只有γ射线具有较强的穿透力,使得距离井壁20~30厘米的射线对探测器仍能产生贡献。三、自然伽马测井天然放射性测井或自然伽马测井在某种意义上说主要是测量地层中的放射性的量。自然伽马测井仅需要一个放射性探测器,通过计数进入探测器的部分伽马射线进行测量。虽然地层中各种天然放射性同位素发射α、β、γ射线,只有γ射线能穿透相当距离,通过地层和仪器外壳进入探测器。2233在我们感兴趣的地层里通常发现的天然放射性元素有钾和所谓钍系及铀系元素,后两者是由钍、铀开始的同它们的放射性子元素处于平衡状态的一个元素族。每个元素发射在上述元素或元素族中具有特征数量和能量的伽马射线。四、自然伽马射线探测器对γ射线的探测有多种方法:电离室、盖革计数管、碘化钠晶体和半导体探测器等。目前常用的就是碘化钠晶体探测器。碘化钠晶体,它是透明的单晶体,有纯的和加铊的两种,化学符号为NaI和NaI(Tl),经常使用的是后者,~%的铊时,发光的效率最好,可以达到12%,相对NaI晶体为230%。 NaI(Tl)目前仍然是探测γ射线的最好闪烁体,原因如下:因为它含有高原子序数的元素碘,它可以制成大块,因而对γ射线的探测效率较高。例如Φ40*25mm的NaI(Tl)晶体,对于小于100Kev的γ射线探测效率近100%,而对于1MKev的γ射线效率约40%。原子序数(Z)大,光电效应占的比例也大,有利于能量测量;NaI(Tl)的能44量转换效率高,因而它是所有实用的闪烁体中能量分辨率最好的一种,对137Cs的662Kev γ射线分辨率可达5~6%;密度大,这有利于测量高能量的电子和γ射线;制造相对容易,可以做成各种形状和大小的晶体,最常见的是园柱形,尺寸有大有小。碘化钠晶体的最大缺点是容易潮解,吸收空气中的水份发黄变质而不能使用,因此必须装在密闭的盒子内。通常是放在铝套中,有一面是透明性很好的光学玻璃,它与晶体之间加一点硅油,铝外套与晶体之间填进干燥的氧化镁反射层,使晶体向四面八方发出的光被反射后大部分透过玻璃进入光电倍增管,因此可以提高光的收集系数。通常,射线是通过铝窗(或铍窗)入射。封装的外壳还可以对晶体起机械保护作用。五、光电倍增管主要有光阴极、电子光学输入系统、二次发射倍增系统和阳极组成的光电倍增管放入抽真空的玻璃筒内,做成真空电子器件。55光电倍增管的作用就是把闪烁体发出的微弱的光转变成电子,然后经过多次倍增变成一个可以记录的电脉冲信号,光电转换由光阴极来实现,当光子作用在光阴极上面时由于光电效应能产生电子来,倍增是由一系列倍增极所组成的倍增系统来完成的。当一个能量较高的快速电子作用在倍增极上时,倍增极上就会发射出许多个电子(即二次电子发射效应)。工作时从光阴极K到各种倍增极一直到阳极加上依次递增的电压。闪烁光落到光阴极上所产生的电子,经阴极电子光学系统加速和聚集后,打到第一个倍增极D1上,倍增极受到电子轰击后就发射出更多的电子,电子增加的倍数称为二次倍增系数,一般3~6倍,这些二次电子又被电场加速和聚集后,打到第二个倍增极D2上,再次得到倍增,这样不断的倍增下去(通常有8到13个倍增极),最后,被放大了许多倍的电子流就由阳极A数集。66六、伽马射线与物质的相互作用伽马射线与物质的原子在一次碰撞中能损失其伽马射线与物质的原子在一次碰撞中能损失其大部或全部能量,伽马射线束在通过物质时,其强大部或全部能量,伽马射线束在通过物质时,其强度按指数规律衰减。伽马射线与物质的作用主要是度按指数规律衰减。伽马射线与物质的作用主要是光电效应、康普顿效应和电子对效应。光电效应、康普顿效应和电子对效应。光电效应:光电效应:当一个能量为当一个能量为hvhv的伽马量子(光子)的伽马量子(光子)进入一个原子并消失,这时就产生了光电效应,并进入一个原子并消失,这时就产生了光电效应,并发射一个高速电子。这个电子能量为发射一个高速电子。这个电子能量为hv - E hv - E ,,或或是光子能量减去电子的结合能。当伽马射线的能量是光子能量减去电子的结合能。当伽马射线的能量低于大约低于大约150Kev150Kev时,光电效应在三个过程中占最主时,光电效应在三个过程中占最主要的地位。要的地位。康普顿散射:康普顿