RU2574415C1 - Spectrozonal position-sensitive gamma radiation detector - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: spectrozonal position-sensitive gamma radiation detector comprises a scintillator which is in optical contact with a photodetector, wherein the scintillator consists of two or more cylindrical sets of fibre scintillating elements embedded in each other and separated by cylindrical X-ray or gamma radiation filters; in each cylindrical set, the fibre scintillating elements are arranged in parallel to the axis of the device, are provided with light-reflecting covers and light-permeable coatings; opposite ends of the fibre scintillating elements are connected by optical connectors to two fibre-optic guides situated at the opposite side in optical contact with two photodetector arrays, the number of photosensitive elements in each of which is equal to or greater than the number of fibre scintillating elements.

EFFECT: high angular resolution when determining the azimuthal distribution of gamma radiation in a plane perpendicular to the axis of the housing of the device.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано при создании радиационных детекторов, применяемых в геофизической аппаратуре нейтрон-гамма и гамма-гамма каротажа для определения пространственного и энергетического распределения гамма-излучения, поступающего из скважины.The invention relates to the field of registration of ionizing radiation and can be used to create radiation detectors used in geophysical equipment neutron-gamma and gamma-gamma-ray logs to determine the spatial and energy distribution of gamma radiation coming from the well.

В настоящее время для детальных геологических исследований, проводимых в скважинах, широко используются ядерно-физические методы. К ним относятся, в частности, методы нейтронного каротажа, основанные на применении в качестве источника зондирующего излучения нейтронных источников: ампульных или нейтронных генераторов, излучающих быстрые нейтроны. При этом нейтронные генераторы могут быть непрерывного действия или импульсными.Currently, nuclear physics methods are widely used for detailed geological studies in wells. These include, in particular, neutron logging methods based on the use of neutron sources as ampoule radiation probes: ampoule or neutron generators emitting fast neutrons. In this case, neutron generators can be continuous or pulsed.

К наиболее информативным методам нейтронного каротажа относится метод импульсного нейтронного каротажа (ИНК), сущность которого заключается в следующем.The most informative methods of neutron logging include the method of pulsed neutron logging (INC), the essence of which is as follows.

В скважину спускают нейтронный генератор, который периодически в течение коротких (несколько мкс) интервалов времени облучает породу вокруг скважины потоком быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ. Эти нейтроны распространяются в исследуемой породе практически изотропно, претерпевая при этом упругие и неупругие рассеяния на атомных ядрах породы.A neutron generator is lowered into the well, which periodically for short (several microseconds) time intervals irradiates the rock around the well with a stream of fast neutrons with an energy of 14 MeV. These neutrons propagate in the rock under study almost isotropically, while undergoing elastic and inelastic scattering on the atomic nuclei of the rock.

Другим широко применяемым ядерно-физическим методом является гамма-гамма каротаж (ГГК). В случае ГГК среда внутри скважины облучается гамма-квантами изотопного источника, в качестве которого обычно используется Cs-137, и регистрируется обратно рассеянное излучение.Another widely used nuclear-physical method is gamma-gamma-ray logging (GHG). In the case of GGC, the medium inside the well is irradiated with gamma rays of an isotope source, which is usually used as Cs-137, and backscattered radiation is recorded.

Результаты измерения зависят от количества детекторов, расстояния между ними и источником излучения, положения скважинного прибора относительно стенок скважины. Применение большого количества детекторов в скважинной аппаратуре практически не осуществимо. Выходом из положения в данном случае является применение позиционно-чувствительного детектора. Для коррекции данных с учетом произвольного положения скважинного прибора в скважине необходимо, чтобы этот детектор обладал также избирательностью по направлению прихода излучения. Спектральная избирательность детектора дает дополнительную информацию о плотности среды и эффективном заряде ее атомов.The measurement results depend on the number of detectors, the distance between them and the radiation source, the position of the downhole tool relative to the walls of the well. The use of a large number of detectors in downhole equipment is practically not feasible. The way out in this case is the use of a position-sensitive detector. To correct the data taking into account the arbitrary position of the downhole tool in the well, it is necessary that this detector also has selectivity in the direction of radiation arrival. The spectral selectivity of the detector provides additional information about the density of the medium and the effective charge of its atoms.

Известен «Скважинный позиционно-чувствительный счетчик гамма-излучения», состоящий из корпуса-катода, по оси симметрии которого на опорных изоляторах размещен анод, выполненный в виде нити с жестко закрепленными на ней перегородками в виде стеклянных бусинок диаметром не менее 1 мм, которые разделяют анодную нить на участки-секции. Патент RU 2152105, МПК G01T 1/18, G01V 5/06. 2000 г. Аналог.The well-known "downhole position-sensitive gamma-ray counter", consisting of a cathode casing, along the axis of symmetry of which an anode is placed on the supporting insulators, made in the form of a filament with baffles rigidly fixed on it in the form of glass beads with a diameter of at least 1 mm, which divide anode thread into sections sections. Patent RU 2152105, IPC G01T 1/18, G01V 5/06. 2000, Analog.

Недостатками аналога является невозможность определить направление, под которым излучение приходит на детектор в плоскости, перпендикулярной оси корпуса-катода (отсутствие азимутального углового разрешения), отсутствие спектральной избирательности.The disadvantages of the analogue are the inability to determine the direction under which the radiation arrives at the detector in a plane perpendicular to the axis of the cathode body (lack of azimuthal angular resolution), lack of spectral selectivity.

Известны "Метод и аппаратура для нейтронного каротажа, использующая позиционно-чувствительный нейтронный детектор», который содержит сцинтиллятор с осью, параллельной оси корпуса прибора, и фотоумножители на противоположных концах сцинтиллятора, каждый фотоумножитель подключен к соответствующему амплитудному анализатору и через него - к контроллеру, служащему для определения осевого положения зарегистрированного нейтрона по отношению амплитуд оптических сигналов, зарегистрированных фотоумножителями. Патент СА 2798070, МПК G01V 5/10. 2011 г. Аналог.The well-known "Method and apparatus for neutron logging using a position-sensitive neutron detector", which contains a scintillator with an axis parallel to the axis of the instrument body, and photomultipliers at opposite ends of the scintillator, each photomultiplier is connected to a corresponding amplitude analyzer and through it to a controller that serves for determining the axial position of a detected neutron in relation to the amplitudes of optical signals recorded by photomultipliers Patent CA 2798070, IPC G01V 5/10. 2011 The analogue.

Недостатком аналога является невозможность определить направление, под которым излучение приходит на детектор в плоскости, перпендикулярной оси корпуса прибора (отсутствие азимутального углового разрешения).The disadvantage of the analogue is the inability to determine the direction under which the radiation arrives at the detector in a plane perpendicular to the axis of the instrument housing (lack of azimuthal angular resolution).

Известны «Азимутально-чувствительные гамма-детекторы», включающие сцинтиллятор, форма которого обеспечивает азимутальную чувствительность относительно оси скважины, или множество сцинтилляторов, разделенных отражающим материалом, помещенном между сцинтилляторами, каждый сцинтиллятор находится в оптическом контакте с фотодетектором. Заявка Норвегии NO 20120033, МПК: G01V 5/10, 2012. Прототип.Known "Azimuthally sensitive gamma detectors", including a scintillator whose shape provides azimuthal sensitivity relative to the axis of the well, or a plurality of scintillators separated by reflective material placed between the scintillators, each scintillator is in optical contact with the photodetector. Application of Norway NO 20120033, IPC: G01V 5/10, 2012. Prototype.

Недостатком прототипа является низкое угловое разрешение при определении азимутального распределения гамма-излучения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса устройства, обусловленное низким угловым разрешением функций отклика устройств, основанных на применении защитного экрана/коллиматора или сцинтиллятора нецилидрической формы.The disadvantage of the prototype is the low angular resolution in determining the azimuthal distribution of gamma radiation in a plane perpendicular to the axis of the device’s case, due to the low angular resolution of the response functions of devices based on the use of a protective screen / collimator or non-cylindrical scintillator.

Техническим результатом изобретения является повышение углового разрешения при определении азимутального распределения гамма-излучения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса устройства.The technical result of the invention is to increase the angular resolution when determining the azimuthal distribution of gamma radiation in a plane perpendicular to the axis of the device casing.

Технический результат достигается тем, что в спектрозональном позиционно-чувствительном детекторе гамма-излучения, содержащем сцинтиллятор, находящийся в оптическом контакте с фотоприемником, сцинтиллятор состоит из двух или более вложенных друг в друга цилиндрических наборов волоконных сцинтиллирующих элементов, разделенных цилиндрическими фильтрами рентгеновского или гамма-излучения, в каждом цилиндрическом наборе волоконные сцинтиллирующие элементы расположены параллельно оси устройства, снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, противоположные торцы волоконных сцинтиллирующих элементов соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа волоконных сцинтиллирующих элементов.The technical result is achieved by the fact that in a spectrozonal position-sensitive gamma-ray detector containing a scintillator in optical contact with the photodetector, the scintillator consists of two or more cylindrical sets of fiber scintillating elements embedded in each other, separated by cylindrical x-ray or gamma-ray filters , in each cylindrical set, fiber scintillating elements are located parallel to the axis of the device, equipped with reflective shells and with opaque coatings, the opposite ends of the fiber scintillating elements are connected through optical connectors to two fiber optical fibers that are on the opposite side in optical contact with two photodetector arrays, the number of photosensitive elements in each of which is equal to or greater than the number of fiber scintillating elements.

Устройство детектора схематично показано на чертеже. Справа показано поперечное сечение детектора в частном случае применения трех цилиндрических наборов волоконных сцинтиллирующих элементов и двух цилиндрических фильтров рентгеновского или гамма-излучения, где:The detector device is shown schematically in the drawing. The cross-section of the detector is shown on the right in the particular case of using three cylindrical sets of fiber scintillating elements and two cylindrical X-ray or gamma-ray filters, where:

1, 5, 6 - внешний, средний и внутренний соответственно цилиндрические наборы волоконных сцинтиллирующих элементов;1, 5, 6 - outer, middle and inner cylindrical sets of fiber scintillating elements, respectively;

2 - волоконные световоды;2 - fiber optical fibers;

3 - матричные фотоприемники;3 - matrix photodetectors;

4 - оптические соединители;4 - optical connectors;

7 - цилиндрические фильтры из материалов, ослабляющих рентгеновское и/или гамма-излучение.7 - cylindrical filters of materials that attenuate x-ray and / or gamma radiation.

Устройство содержит: цилиндрические наборы 1, 5 и 6 волоконных сцинтиллирующих элементов, цилиндрические фильтры 7, оптические соединители 4, волоконные световоды 2 и матричные фотоприемники 3, каждый из которых состоит из набора фоточувствительных элементов (на чертеже не показаны).The device comprises: cylindrical sets 1, 5 and 6 of fiber scintillating elements, cylindrical filters 7, optical connectors 4, fiber optical fibers 2 and matrix photodetectors 3, each of which consists of a set of photosensitive elements (not shown in the drawing).

В каждом из цилиндрических наборов 1, 5 и 6 волоконные сцинтиллирующие элементы располагаются параллельно оси прибора на одном расстоянии от нее и изготавливаются из материала, обеспечивающего регистрацию рентгеновского или гамма-излучения. Для этого могут применяться волоконные или матричные сцинтилляторы, например, из иодистого натрия, пластмассового сцинтиллятора с добавками тяжелых металлов.In each of the cylindrical sets 1, 5 and 6, fiber scintillating elements are located parallel to the axis of the device at the same distance from it and are made of a material that provides registration of x-ray or gamma radiation. To do this, fiber or matrix scintillators, for example, from sodium iodide, a plastic scintillator with additives of heavy metals, can be used.

Угловое разрешение устройства определяется отношением поперечного сечения волоконного сцинтиллирующего элемента к радиусу цилиндрического набора, в котором этот элемент находится. В том случае, когда это отношение различно для различных цилиндрических наборов, берется его наибольшее значение.The angular resolution of the device is determined by the ratio of the cross section of the fiber scintillating element to the radius of the cylindrical set in which this element is located. In the case when this ratio is different for different cylindrical sets, its greatest value is taken.

Диаметр генератора нейтронов, применяемого в скважинном устройстве, составляет обычно не более 34 мм, а внутренний диаметр корпуса скважинного устройства составляет не менее 80 мм. При диаметре волоконного сцинтиллирующего элемента, составляющем 1 мм (диаметр обычно применяемых сцинтилляторов составляет порядка 1 см), и радиусе окружности, например, 20 мм (для внутреннего цилиндрического набора 6) угловое разрешение составляет 1/20 радиана или менее 3°.The diameter of the neutron generator used in the downhole device is usually not more than 34 mm, and the inner diameter of the body of the downhole device is not less than 80 mm. When the diameter of the fiber scintillating element is 1 mm (the diameter of commonly used scintillators is about 1 cm) and the radius of the circle, for example, is 20 mm (for the inner cylindrical set 6), the angular resolution is 1/20 radian or less than 3 °.

В настоящее время изготавливаются волоконные сцинтиллирующие элементы различного поперечного сечения: круглые, квадратные и прямоугольные. Размер поперечного сечения обычно не превышает нескольких миллиметров и может быть одинаковым или разным в цилиндрических наборах разного диаметра. Размер поперечного сечения волоконных сцинтиллирующих элементов в цилиндрических наборах выбирается исходя из требуемого углового разрешения устройства, которое определяется отношением поперечного сечения волоконного сцинтиллирующего элемента к радиусу цилиндрического набора.Currently, fiber scintillating elements of various cross sections are manufactured: round, square and rectangular. The cross-sectional size usually does not exceed several millimeters and may be the same or different in cylindrical sets of different diameters. The cross-sectional dimension of the fiber scintillating elements in the cylindrical sets is selected based on the required angular resolution of the device, which is determined by the ratio of the cross-section of the fiber scintillating element to the radius of the cylindrical set.

Максимальная длина волоконного сцинтиллирующего элемента определяется длиной ослабления в нем света, испускаемого во время сцинтилляционной вспышки, и может достигать при применении пластмассового сцинтиллятора нескольких метров.The maximum length of a fiber scintillating element is determined by the length of attenuation in it of the light emitted during the scintillation flash, and can reach several meters when using a plastic scintillator.

Для улучшения светосбора и увеличения доли света, переносимого на торцы волоконного сцинтиллирующего элемента, поверхность элемента покрывают светоотражающим покрытием с меньшим, чем у волокна, коэффициентом преломления (одно- и двухслойные), либо выращивают волокна с заданным радиальным градиентом состава (Н.В. Классен, В.Н. Курлов, С.Н. Россоленко, О.А. Кривко, А.Д. Орлов, С.З. Шмурак. Сцинтилляционные волокна и наносцинтилляторы для улучшения пространственного, спектрометрического и временного разрешения радиационных детекторов. Известия РАН. Серия Физическая, 2009, том 73, №10, с. 1451-1456; Патент РФ №2411543, MПK: G01T 1/20, 2008 г.).To improve light collection and increase the proportion of light transferred to the ends of the fiber scintillating element, the surface of the element is coated with a reflective coating with a lower refractive index (single and double layer) or fibers are grown with a given radial composition gradient (N.V. Klassen , VN Kurlov, SN Rossolenko, OA Krivko, AD Orlov, SZ Shmurak Scintillation fibers and nanoscintillators to improve spatial, spectrometric and temporal resolution of radiation detectors. I RAS. Physical Series, 2009, Volume 73, No. 10, pp. 1451-1456; RF Patent No. 2411543, MPK: G01T 1/20, 2008).

Для предотвращения попадания света от сцинтилляционной вспышки, возникшей в волоконном сцинтиллирующем элементе, в соседние элементы поверхность элемента покрыта также светонепроницаемым тонким покрытием, например, из алюминия, двуокиси титана, окиси магния. Толщина покрытия, обеспечивающая полное поглощение света, составляет не более 1 мкм.To prevent light from the scintillation flash that has arisen in the fiber scintillating element from entering the neighboring elements, the surface of the element is also coated with a lightproof thin coating, for example, aluminum, titanium dioxide, magnesium oxide. The coating thickness, providing complete absorption of light, is not more than 1 μm.

Противоположные торцы каждого волоконного сцинтиллирующего элемента соединены с помощью оптических соединителей 4 с волоконными световодами 2 с оптическим контактом. Оптические соединители 4 обеспечивают механическую связь торцов волоконного сцинтиллирующего элемента с торцами волоконных световодов 2. Поперечное сечение волоконных световодов 2 обычно равно или больше поперечного сечения волоконного сцинтиллирующего элемента для того, чтобы уменьшить потери света в месте сопряжения торцов волоконного сцинтиллирующего элемента и волоконных световодов 2. Волоконные световоды 2 изготавливаются обычно из стекла или пластмассы со светоотражающими и светопоглощающими покрытиями, выполняющими ту же роль, что и в случае волоконных сцинтиллирующих элементов. Торцы каждого из волоконных световодов 2 соединены с оптическим контактом с матричными фотоприемниками 3, состоящими из набора фоточувствительных элементах (на чертеже не показаны).The opposite ends of each fiber scintillating element are connected using optical connectors 4 with optical fibers 2 with optical contact. Optical connectors 4 provide a mechanical connection between the ends of the fiber scintillating element and the ends of the optical fibers 2. The cross section of the optical fibers 2 is usually equal to or greater than the cross section of the fiber scintillating element in order to reduce light loss at the interface between the ends of the fiber scintillating element and optical fibers 2. Fiber optical fibers 2 are usually made of glass or plastic with reflective and light-absorbing coatings that perform the same as in the case of fiber scintillating elements. The ends of each of the optical fibers 2 are connected with an optical contact with the matrix photodetectors 3, consisting of a set of photosensitive elements (not shown).

Матричные фотоприемники 3 содержат фоточувствительные элементы, в качестве которых быть использоваться фотодиоды, например кремниевые фотоумножители или элементы двухкоординатных фотоумножителей. Общее число фоточувствительных элементов в каждом матричном фотоприемнике 3 должно быть не меньше числа волоконных сцинтиллирующих элементов во всех цилиндрических наборах.Matrix photodetectors 3 contain photosensitive elements, which can be used as photodiodes, such as silicon photomultipliers or elements of two-coordinate photomultipliers. The total number of photosensitive elements in each matrix photodetector 3 should be not less than the number of fiber scintillating elements in all cylindrical sets.

Фоточувствительные элементы матричных фотоприемников 3 и волоконные сцинтиллирующие элементы, входящие в наборы 1, 5, 6, заранее пронумерованы. Также заранее определено, к каким двум фоточувствительным элементам двух противоположно установленных матричных фотоприемников приходят фотоны от того или иного волоконного сцинтиллирующего элемента.The photosensitive elements of matrix photodetectors 3 and fiber scintillating elements included in sets 1, 5, 6 are numbered in advance. It is also predetermined which two photosensitive elements of two oppositely mounted matrix photodetectors receive photons from one or another fiber scintillating element.

Фильтры рентгеновского или гамма-излучения 7 применяются для поглощения части спектра падающего на них излучения. Фильтры обычно изготавливают из алюминия, меди, свинца, вольфрама, других металлов (Г.Х. Салахутдинов. «Методы диагностики рентгеновского излучения плазмы сцинтилляционными и трековыми детекторами». Дисс. на соискание степени д. ф.-м. н., 2010 г.). Толщина фильтра между двумя цилиндрическими наборами волоконных сцинтиллирующих элементов зависит от спектра падающего излучения.Filters of x-ray or gamma radiation 7 are used to absorb part of the spectrum of the radiation incident on them. Filters are usually made of aluminum, copper, lead, tungsten, and other metals (G.Kh.Salakhutdinov. “Methods for the diagnosis of x-ray plasma by scintillation and track detectors.” Ph.D. dissertation, 2010 .). The thickness of the filter between two cylindrical sets of fiber scintillating elements depends on the spectrum of the incident radiation.

Количество цилиндрических наборов также зависит от спектра падающего излучения и количества энергетических окон, в которых восстанавливается спектр излучения, конструктивной возможности размещения.The number of cylindrical sets also depends on the spectrum of the incident radiation and the number of energy windows in which the radiation spectrum is restored, and the design possibility of placement.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На детектор падает рентгеновское или гамма-излучение, выходящие из стенок скважины. Интенсивность этих излучений имеет осевое и азимутальное распределение. Осевое распределение связано со слоевой структурой породы, окружающей скважину. Азимутальное распределение вызвано, в основном, несимметричным положением скважинного устройства по отношению к скважине.X-ray or gamma radiation incident from the borehole walls is incident on the detector. The intensity of these emissions has an axial and azimuthal distribution. The axial distribution is associated with the layer structure of the rock surrounding the well. The azimuthal distribution is caused mainly by the asymmetric position of the downhole device with respect to the well.

Рентгеновские или гамма-кванты, попавшие в волоконные сцинтиллирующие элементы внешнего цилиндрического набора 1, поглощаются в них, вызывая сцинтилляционные вспышки. Те кванты, которые прошли через волоконные сцинтиллирующие элементы внешнего цилиндрического набора 1, не поглотившись, поступают на цилиндрический фильтр 7, расположенный между наборами 1 и 5, и частично поглощаются в нем.X-ray or gamma rays that have fallen into the fiber scintillating elements of the outer cylindrical set 1 are absorbed into them, causing scintillation flashes. Those quanta that passed through the fiber scintillating elements of the external cylindrical set 1 without being absorbed enter the cylindrical filter 7 located between sets 1 and 5 and are partially absorbed in it.

В элементах набора 1 и в фильтре 7 поглощаются в первую очередь кванты, энергия которых находится в нижней части энергетического спектра, и поэтому более эффективно испытывающие фотопоглощение. Вследствие этого на волоконные сцинтиллирующие элементы среднего цилиндрического набора 5 падает более «жесткая» часть спектра излучения. Таким образом, волоконные сцинтиллирующие элементы цилиндрического набора 1 облучаются всем спектром излучения, а цилиндрических наборов 5 и 6 - частями спектра, характеризующимися все более высокой средней энергией квантов. Интенсивность излучения, регистрируемого волоконными сцинтиллирующими элементами цилиндрических наборов 1, 5 и 6, оказывается пропорциональной интенсивности излучения в соответствующих частях спектра исходного излучения.In the elements of set 1 and in the filter 7, first of all, quanta are absorbed, the energy of which is in the lower part of the energy spectrum, and therefore experience photoabsorption more effectively. As a result of this, a more “hard” part of the radiation spectrum is incident on fiber scintillating elements of the middle cylindrical set 5. Thus, the fiber scintillating elements of the cylindrical set 1 are irradiated with the entire emission spectrum, and of the cylindrical sets 5 and 6 - with parts of the spectrum, characterized by an ever higher average quantum energy. The intensity of the radiation detected by the fiber scintillating elements of the cylindrical sets 1, 5, and 6 turns out to be proportional to the radiation intensity in the corresponding parts of the spectrum of the initial radiation.

Фотоны от сцинтилляционных вспышек, возникших в волоконных сцинтиллирующих элементах цилиндрических наборов 1, 5 и 6, с помощью светоотражающей оболочки транспортируются к их торцам.Photons from scintillation bursts arising in fiber scintillating elements of cylindrical sets 1, 5 and 6 are transported to their ends by means of a reflective shell.

Светопоглощающее покрытие, нанесенное на волоконные сцинтиллирующие элементы цилиндрических наборов 1, 5 и 6, препятствует прохождению сцинтилляционных фотонов из одного элемента в другой, предотвращая связанное с этим прохождением ухудшение пространственного разрешения.A light-absorbing coating applied to the fiber scintillating elements of the cylindrical sets 1, 5 and 6, prevents the passage of scintillation photons from one element to another, preventing the associated decrease in spatial resolution.

Фотоны, дошедшие до торцов волоконных сцинтиллирующих элементов цилиндрических наборов 1, 5 и 6, через оптические соединители 4, соединенные с оптическим контактом с волоконными световодами 2, переносятся по ним на фоточувствительные элементы матричных фотоприемников 3, где и регистрируются, вызывая электрический сигнал.Photons reaching the ends of the fiber scintillating elements of the cylindrical sets 1, 5 and 6, through optical connectors 4 connected to the optical contact with the optical fibers 2, are transferred through them to the photosensitive elements of the matrix photodetectors 3, where they are recorded, causing an electrical signal.

При регистрации электрический сигнал, поступивший с разных концов волоконного сцинтиллирующего элемента, анализируется. По соотношению амплитуд сигналов с противоположных концов волоконного сцинтиллирующего элемента определяется осевая координата взаимодействия излучения. Точность определения осевой координаты составляет порядка 1 см (В.Н. Дубинина, В.Е. Ковтун. «Концепция радиационного портального монитора нового поколения», Вестник Харьковского университета №845 (2009) 108-121; патент РФ №2351954, МПК: G01T 3/06, 2009 г.).When registering, the electrical signal received from different ends of the fiber scintillating element is analyzed. The axial coordinate of the radiation interaction is determined by the ratio of the amplitudes of the signals from opposite ends of the fiber scintillating element. The accuracy of determining the axial coordinate is about 1 cm (V.N. Dubinina, V.E. Kovtun. “The concept of a new generation radiation portal monitor”, Bulletin of Kharkov University No. 845 (2009) 108-121; RF patent No. 2351954, IPC: G01T 3/06, 2009).

По интенсивности сигналов, поступивших с волоконных сцинтиллирующих элементов, расположенных при различных азимутальных углах по отношению к оси скважинного устройства, определяется азимутальное распределение поступившего излучения, которое в предположении однородности породы вокруг скважины используется для определения положения скважинного устройства по отношению к скважине, а также для коррекции интенсивности сигналов (заявка на патент US 2013/0187035, МПК: G01V 5/08, G01V 5/10, 2013 г.), поступивших с различных волоконных сцинтиллирующих элементов, с учетом найденного положения.The intensity of the signals received from fiber scintillating elements located at different azimuthal angles with respect to the axis of the borehole device determines the azimuthal distribution of incoming radiation, which, assuming rock uniformity around the borehole, is used to determine the position of the borehole device with respect to the borehole, as well as for correction signal intensities (patent application US 2013/0187035, IPC: G01V 5/08, G01V 5/10, 2013) received from various fiber scintillating elements in taking into account the found position.

По отношению сигналов, полученных с различных цилиндрических наборов, с учетом положения скважинного устройства относительно оси скважины определяется спектр падающего на устройства излучения, например, методом, описанным в работе: V. Mikerov, A. Koshelev, А. Sviridov, D. Yurkov. A Scintillation Multi-Energy Sensor for X-Rays - Conceptual Study, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.: 60, Issue: 2, 2013 г.Based on the ratio of signals received from various cylindrical sets, taking into account the position of the downhole device relative to the axis of the well, the spectrum of radiation incident on the device is determined, for example, by the method described in: V. Mikerov, A. Koshelev, A. Sviridov, D. Yurkov. A Scintillation Multi-Energy Sensor for X-Rays - Conceptual Study, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol .: 60, Issue: 2, 2013.

Claims (1)

Спектрозональный позиционно-чувствительный детектор гамма-излучения, содержащий сцинтиллятор, находящийся в оптическом контакте с фотоприемником, отличающийся тем, что сцинтиллятор состоит из двух или более вложенных друг в друга цилиндрических наборов волоконных сцинтиллирующих элементов, разделенных цилиндрическими фильтрами рентгеновского или гамма-излучения, в каждом цилиндрическом наборе волоконные сцинтиллирующие элементы расположены параллельно оси устройства, снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, противоположные торцы волоконных сцинтиллирующих элементов соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа волоконных сцинтиллирующих элементов. Spectrozonal position-sensitive gamma-ray detector containing a scintillator in optical contact with a photodetector, characterized in that the scintillator consists of two or more cylindrical sets of fiber scintillating elements nested in each other, separated by cylindrical x-ray or gamma-ray filters, in each a cylindrical set of fiber scintillating elements are parallel to the axis of the device, equipped with reflective shells and opaque coatings, the opposite ends of the fiber scintillating elements are connected via optical connectors to two fiber optical fibers that are on the opposite side in optical contact with two matrix photodetectors, the number of photosensitive elements in each of which is equal to or greater than the number of fiber scintillating elements.