Принципы измерения

При разработке АГСМ-аппаратуры ведущим требованием является достижение малого уровня статистических и инерциальных погрешностей непрерывных определений концентраций урана, тория и калия, что можно выполнить только лишь при использовании высокочувствительного сцинтилляционного детектора.

В первых отечественных станциях АСГ-48, АСГ-48М2, выпускавшихся заводом «Геологоразведка», использовались пластмассовые сцинтилляторы. В последующем были созданы устройства детектирования на основе группы кристаллических неорганических сцинтилляторов в виде монокристаллов Па1(Т1) диаметром 200 мм при высоте до 200 мм (АСГ-71С, гамма-спектрометр станции СКАТ-77 и др.). Устройства детектирования состоят из спектрометрического детектора и фотоумножителя (ФЭУ).

Примерно до 1975 г. всеми зарубежными фирмами, выпускавшими аэрогамма-спектрометры, применялись только цилиндрические детекторы Па1(Т1) диаметром от 125 до 300 мм при высоте 100 мм (иногда 150 мм). В последующем ведущие фирмы США и Канады начали применять детекторы Па1(Т1) квадратного сечения с размерами 100 х 100 х 400 мм. Каждый детектор сопряжен с ФЭУ. Набор из четырех таких устройств детектирования помещается в теплоизолированном кожухе с предусилителем и другой электроникой.

Обобщенная функциональная схема четырехканального аэрогамма-спектрометра, позволяющего регистрировать концентрации и, Тй, и К, а также интегральную гамма-активность I, приведена на рис. 4.2.

Обобщенная функциональная схема аэрогамма-спектрометра

Рис. 4.2. Обобщенная функциональная схема аэрогамма-спектрометра1:

  • 1 устройство детектирования гамма-излучения; 2 — устройство согласования; 3 — амплитудный анализатор; 4 — измерители скорости счета;
  • 5 — счетно-решающие устройства; 6 — схема суммирования;
  • 7 — аналоговый регистратор; 8 — схема автостабилизации; 9 — устройство введения поправок на влияние высоты полета; РВ — радиовысотомер, ЦР — цифровая регистрация

Устройство детектирования гамма-излучения 1, в состав которого входят один или несколько сцинтилляционных детекторов с соответствующими фотоприемниками и необходимая электрическая схема, обеспечивает трансформацию энергии измеряемого гамма-излучения в электрические импульсные сигналы.

Устройство согласования 2, например линейный импульсный усилитель, служит для преобразования выходных сигналов устройства детектирования в форму, удобную для последующего амплитудного анализа.

Амплитудный анализатор 3 обеспечивает выделение из всей совокупности поступающих на его вход электрических импульсов несколько групп импульсов, соответствующих заданным энергетическим интервалам («окнам»), которые используются для определения концентраций урана, тория и калия. Число таких групп (дифференциальных каналов) должно быть не менее трех, при этом обычно один из каналов служит и для измерения полного спектра

Аэрогамма-спектрометрия в геологии / Л. Н. Вавилин [и др.]. Л.: Недра, 1982.

гамма-излучения. Согласно обобщенной схеме (см. рис. 4.2), для определения концентрации радионуклидов используются четыре дифференциальных канала, пятый канал предназначен для определения интенсивности гамма-излучения.

Амплитудный анализатор может быть построен на различных принципах: либо с использованием нескольких аналоговых дискриминаторов (по числу используемых энергетических интервалов), либо на основе амплитудно-временного преобразования импульсов с последующим преобразованием в цифровой код и с цифровой дискриминацией. В последнем случае для обеспечения необходимой дискретности при установке границ энергетических интервалов (20—30 кэВ) и для измерения детальных приборных спектров гамма-излучения число каналов амплитудного анализатора должно быть около 100.

Термин «дифференциальный канал» (ДК) является вполне корректным по отношению к амплитудному анализатору, состоящему из набора аналоговых дифференциальных дискриминаторов, каждый из которых образует в структурном отношении отдельный канал. При использовании многоканального анализатора с амплитудно-временным преобразованием этот термин носит условный характер и относится более к цифровым дискриминаторам, чем к амплитудному анализатору в целом. Часть схемы амплитудного анализатора, предназначенную для выделения импульсов, соответствующих широкому интервалу энергий гамма-квантов, принято называть интегральным или радиометрическим каналом (РК).

Средняя частота следования импульсов на выходах дифференциальных и радиометрического каналов амплитудного анализатора в первом приближении пропорциональна интенсивности гамма-излучения в выбранных энергетических интервалах. Обычно ДК-1 соответствует области фотопика 2,62 (208Т1), ДК-2 — 1,76 (214В1), ДК-3 — 1,46 (40К) и ДК-4 — 1,12 МэВ (214ВЦ. Радиометрический канал охватывает, как правило, область энергий 0,3—3,0 МэВ. Дискретные сигналы с выходов ДК и РК поступают на соответствующие входы цифрового регистратора (ЦР) и измерителей скорости счета 4}—44. При этом на входы ЦР информация может поступать как непосредственно в виде непрерывной последовательности импульсов, так и циклически через нормирующие счетчики, обеспечивающие накопление импульсов в заданных интервалах времени. На вторые входы измерителей скорости счета импульсов поступает выходной сигнал устройства автоматического введения поправок на влияние высоты полета 9, которое в свою очередь управляется выходным сигналом радиовысотомера (РВ) летательного аппарата.

Счетно-решающие устройства 5г—54 осуществляют алгебраическое суммирование напряжений, поступающих с выходов измерителей скорости счета с заданными весовыми коэффициентами а;(. Каждое счетно-решающее устройство имеет три входа. Для вычисления концентраций тория и калия на входы счетно-решающих устройств (соответственно и 53) напряжения подаются непосредственно с выходов измерителей скорости счета 4г и 43. Два входа счетно-решающего устройства 52 также непосредственно связаны с 4-у и 43, третий его вход связан с выходами 42 и 44 через схему суммирования 6, которая обеспечивает объединение информации с выходов ДК-2 и ДК-4 (соответственно линии 1,76 и 1,12 МэВ гамма-излучения 214В1).

Напряжения, пропорциональные концентрациям урана, тория и калия, подаются на три канала аналогового регистратора 7, другие каналы регистратора используются для записи интегральной интенсивности гамма-излучения горных пород I и истинной высоты полета /1.

Схема автоматической стабилизации масштаба энергетической шкалы 8 обеспечивает постоянство энергетических границ дифференциальных каналов при воздействии на аппаратуру дестабилизирующих факторов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >