170521. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fúrólyuk környezetében lévő talajrétegek radiológiai vizsgálatára

170521 8 A 13 árnyékolólemez a 11 gyorsneutronforrás' ból a detektor irányába haladó neutronáramot csökkenti a szükséges mértékben. A termikus neutronokat abszorbeáló árnyékolás a szerkezeti anyagokban és főképpen a fúrólyukfolyadékban lelassuló neutronokat fogja be, és ezáltal megakadályozza, hogy a detektorban neutron-gamma reakció révén zavaró jelek keletkezzenek. Ez a termikus neutron árnyékolás természetesen az előző neutron impulzusból származó neutronok zavaró hatását is csökkenti. A következő megfontolásokból ki fog derülni hogyan vehetjük számításba a rugalmatlan gamma mérési időtartam alatt a termikus neutron háttérsugárzás hatását. Ismeretes, hogy a szcintillációs kristály minden egyes, a kristály anyagával kölcsönhatásba lépő gamma foton hatására felvillan. A fényfelvillanás hatására a 10 fotoelektronsokszorozó a felvillanás nagyságával arányos feszültségimpulzust kelt. A 12 kristályban bekövetkező felvillanás fényintenzitása pedig a kristályba becsapódó gamma kvantum energiájával arányos. Ily módon a 10 fotoelektronsokszorozó anódján keletkező feszültségimpulzus amplitúdója a megfelelő gamma kvantum energiájával arányos. Ezek a 10 fotoelektronsokszorozó által előállított feszültségimpulzusok a detektor jelei továbbítás és jelfeldolgozás szempontjából. Ezek a jelek 18 diszkriminátoron keresztül 17 erősítőre jutnak. A 18 diszkriminátor például a termikus neutronbefogásból származó kisenergiájú gammahátteret küszöböli ki, mint amilyen a detektor kristályban bekövetkező I

127 (N,-/) I128 neutron-gamma reakcióból ered. A beállított küszöbfeszültség szolgálhat arra, hogy a 10 fotoelektronsokszorozó feszültségimpulzusai közül csak a szilícium rugalmatlan neutronszórásánál fellépő 1,78 MeV energiájú gamma sugárzásnál nagyobb vagy azzal egyenlő energiájú feszültségimpulzusokat engedje az erősítőre. A kis energiájú gamma háttérnek ily módon való kiküszöbölése csökkenti az impulzusok egymásraülésének (pile up) veszélyét, mivel csökkenti az átviteli csatornán áthaladó impulzusok számát. Ez különösen akkor áll fenn, ha a 18 diszkriminátort a berendezésnek a szondában levő részében helyezzük el. A diszkriminátor alkalmazása azonban nem feltétlenül szükségszerű. A 11 gyorsneutronforrás előnyös módon 14 impulzusgenerátor hatására működik. Az impulzusgenerátorral szemben nincsenek különleges követelmények. Az impulzusgenerátor all gyors neutronforrást nagyon rövid időintervallumokban működteti. Az impulzusgenerátor indított üzemmódban is működhet, amely esetben az indító, illetve a szinkronizáló jeleket a felszínen levő 39 időzítőegységből kapja a 8 kábelen keresztül. Ugyanezek az időzítő jelek a szondán belüli 20 impulzusgenerátorra is eljuttathatók Például a 14 impulzusgenerátor aktiválódhat a 39 időzítőegységből érkező jel hatására úgy, hogy meghatározott időpontok között neutronáram jöjjön létre. Közvetve tehát a neutronimpulzusok a 39 időzítőegységről vannak vezérelve. Maga a 39 időzítőegység lehet a szondában is, mely esetben a felszínen kell, hogy legyen egy szinkronizáló áramkör, amely az időzítő impulzusokat érzékeli, és azok hatására, megfelelő módon, mint azt látni fogjuk, a kapuáramköröket vezérli. A rugalmatlan neutronszóródásnak a találmány szerinti mérése esetén legelőnyösebb néhány 5 mikrosec, pl. 5 mikrosec, hosszúságú neutron impulzusokat használni. Az ismétlési frekvencia körülbelül 5000 Hz és 20 000 Hz között van. A 2. ábra az imént tárgyalt neutronimpulzusoknak a gamma sugárzás detektor működési periódu-10 sával, valamint a rugalmatlan gamma intenzitás és a termikus neutronfluxus időbeli lefolyásával való kapcsolatát mutatja. A 2. ábrán folytonos 33 görbe a gyorsító működési diagramját mutatja. A rugalmatlan gamma fluxust a detektor környeze-15 tében szaggatott 31 görbe reprezentálja. A termikus neutronbefogásból származó gamma fluxust a detektor környezetében pontozott 32 görbe mutatja. Az ábra alján, ugyanazon időskálával folytonos 34 görbével a detektor működési diagramja 20 van feltüntetve. Mindegyik kb. 5 mikrosec időtartamig tartó neutronimpulzus (33 görbe) előtt, a termikus neutronbefogásból származó gammasugárzás mérésére a detektor egy kapuáramköre A' időtartamig van nyitva. Rögtön ezután a gyors-25 neutronforrás indítása előtt kb. 1 mikrosec-kel egy másik kapuáramkör nyílik ki A időtartamra a rugalmatlan neutronszórásból származó gammasugárzás mérésére. Az időzítési sorrend megfelelő biztosítását a 39 időzítőegység biztosítja azáltal, 30 hogy 22 és 44 kapuáramkörökhöz megfelelő sorrendben és időben feszültségimpulzusokat küld, és a 8 kábelen keresztül megfelelő időben működteti a gyorsneutronforrást vezérlő 14 impulzusgenerátort. 35 A 31 görbe menetéből látható a rugalmatlan gamma fluxus gyors kialakulása, amely lényegében a neutronimpulzus időtartamára korlátozódik. A termikus neutronbéfogásból származó gamma fluxus 32 görbe kialakulása sokkal lassúbb és maxi-40 malis értékét csak a kb. 5 mikrosec-ig tartó neutronimpulzus megszűnése után éri el. A periodikusan ismétlődő neutronimpulzusok következtében az impulzusok ideje alatt még az előző impulzusokból származó termikus neutronfluxus van jelen, amit a 45 találmány szerinti az A' időtartam alatt mért termikus neutronbefogási háttérsugárzás segítségével veszünk figyelembe. Amint az a 2. ábrából látszik, a neutronimpulzusok között kellő hosszú időtartamokat kell hagyni, hogy a termikus neutron-50 befogási háttérsugárzás legnagyobb része a következő impulzus érkezése előtt megszűnjön. Ezenkívül a termikus neutronokat nagy hatáskeresztmetszettel elnyelő, bórt tartalmazó és a detektort körülvevő árnyékolás a termikus neutronok befo-55 gásából származó gamma sugárzást a detektor belsejében csökkenti. Visszatérve az 1. ábrára és a 2. ábra idődiagramját szem előtt tartva látható, hogy a 11 gyorsneutronforrás működési ideje alatt a 10 fotoelekt-60 ronsokszorozóból kiinduló jelek a 18 diszkriminátoron és 17 erősítőn keresztül 19 kábelmeghajtó fokozatra jutnak. Egy referencia jel, amelynek ismert az amplitúdója és amelyet 20 impulzusgenerátor szolgáltat, szintén a 18 diszkriminátor beme-65 netére jut. Ezek a 20 impulzusgenerátor által szol-4