CZ309119B6 - Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample - Google Patents
Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309119B6 CZ309119B6 CZ2020458A CZ2020458A CZ309119B6 CZ 309119 B6 CZ309119 B6 CZ 309119B6 CZ 2020458 A CZ2020458 A CZ 2020458A CZ 2020458 A CZ2020458 A CZ 2020458A CZ 309119 B6 CZ309119 B6 CZ 309119B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sample
- shielding
- evaluation unit
- annular
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims 2
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 8
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 6
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 241001664510 Saussurea costus Species 0.000 description 5
- 235000006784 Saussurea lappa Nutrition 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- MDPBAVVOGPXYKN-UHFFFAOYSA-N [Y].[Gd] Chemical compound [Y].[Gd] MDPBAVVOGPXYKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANDNPYOOQLLLIU-UHFFFAOYSA-N [Y].[Lu] Chemical compound [Y].[Lu] ANDNPYOOQLLLIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003947 neutron activation analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- ZSLUVFAKFWKJRC-UHFFFAOYSA-N thorium Chemical compound [Th] ZSLUVFAKFWKJRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/167—Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/06—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging for detecting naturally radioactive minerals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku horninyEquipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká geologické analýzy obsahu přírodních radionuklidů ve vrtných jádrech z průzkumných vrtů pomocí KUTh gama karotáže pro popis geologického profilu a geologické aktivity oblasti zkoumané pomocí průzkumných vrtů.The invention relates to a geological analysis of the content of natural radionuclides in drill cores from exploratory wells using KUTh gamma logging to describe the geological profile and geological activity of the area investigated by exploratory wells.
Dosavadní stav technikyState of the art
Význam přirozené radioaktivity hornin byl znám odborníkům z oblasti geologie již na začátku 20. století. K masivnějšímu rozvoji prospekčních metod využívajících přirozenou radioaktivitu hornin a ionizující záření dochází zejména po 2. světové válce. Již ve 40. letech minulého století bylo zveřejněno v přihlášce vynálezu US 2 640 161 (A) zařízení pro měření radioaktivity v geologickém vrtu. S rozvojem oblasti geologického průzkumu pomocí radioaktivity přibývají i známé metody prospekce např. zveřejněné v přihláškách vynálezů s označením GB 908 485 (A) a GB 1 160 747 (A).The importance of the natural radioactivity of rocks was known to experts in the field of geology as early as the beginning of the 20th century. The more massive development of prospecting methods using the natural radioactivity of rocks and ionizing radiation occurs especially after World War II. As early as the 1940s, U.S. Pat. No. 2,640,161 (A) disclosed a device for measuring radioactivity in a geological well. With the development of the field of geological survey using radioactivity, there are also known methods of prospecting, for example, published in the applications of the inventions under the designations GB 908 485 (A) and GB 1 160 747 (A).
V současnosti je možné prospekční metody, tzv. karotáže, založené na ionizujícím záření, rozdělit např. dle principu, který využívají. Mezi známé karotáže patří například spektrální gama karotáž, dále karotáž gama-gama, dále např. karotáž neutron-neutron, dále karotáž neutron-gama, která je jinak v řadách odborné veřejnosti známá pod svoji anglickou zkratkou PGNAA (Prompt Gama Neutron Activation Analysis), dále neutronová karotáž, či například karotáž gama neutron. Ionizující záření použité v průběhu karotáže je buď z horniny přirozeně vystupující, neboje použito účelově vygenerované ionizující záření, načež se měří jeho odraz a rozptyl na hornině, případně se měří horninou vygenerované sekundární ionizující záření.At present, it is possible to divide prospecting methods, so-called logging, based on ionizing radiation, for example, according to the principle they use. Known logging includes, for example, spectral gamma logging, gamma-gamma logging, eg neutron-neutron logging, and neutron-gamma logging, which is otherwise known in the professional public under its English abbreviation PGNAA (Prompt Gama Neutron Activation Analysis), further neutron logging, or for example gamma neutron logging. The ionizing radiation used during logging is either naturally emanating from the rock or purposefully generated ionizing radiation is used, after which its reflection and scattering on the rock are measured, or secondary ionizing radiation generated by the rock is measured.
Současně je možné výše uvedené metody karotáže kategorizovat podle způsobu aplikace. Například se jedná o měření radioaktivity během procesu hloubení vrtu, v rámci kterého jsou detekční prostředky součástí vrtného tělesa, přičemž se pohybují skrze horninu společně s vrtnou hlavou. Jiným známým způsobem aplikace je spouštění detekčních prostředků do již vyhloubeného vrtu, který může být zpevněn pažením, avšak za cenu změny podmínek propustnosti některých složek přirozeného ionizujícího záření. Dalším způsobem aplikace karotáže pracující s ionizujícím zářením je měření mimo vrt, při kterém se měření provádí na materiálu získaného z vrtu, tzv. vrtných jádrech.At the same time, the above logging methods can be categorized according to the method of application. For example, it is a measurement of radioactivity during the well drilling process, in which the detection means are part of the drilling body, moving through the rock together with the drilling head. Another known method of application is to lower the detection means into an already excavated well, which can be reinforced with sheeting, but at the cost of changing the transmittance conditions of some components of natural ionizing radiation. Another way of applying logging working with ionizing radiation is measurement outside the well, in which the measurement is performed on the material obtained from the well, the so-called drilling cores.
Výše zmiňovaný rozvoj prospekčních metod se týkal zejména jejich aplikace uvnitř vrtů, přičemž byla překvapivě menší pozornost věnována měření vrtných jader. Tento trend se v posledních letech mění a objevují se snahy o přesné měření vrtných jader. Jedním z důvodů je získání přesnějších informací z již existujících vrtných archivů a komplexní hodnocení při kombinaci metod prospekce. Příkladem takových snah jsou známé vynálezy například z dokumentů KR 2017/0121546 A a KR 101552954 B.The above-mentioned development of prospecting methods mainly concerned their application inside boreholes, with surprisingly less attention being paid to the measurement of drill cores. This trend has changed in recent years and efforts are being made to accurately measure drill cores. One of the reasons is to obtain more accurate information from existing drilling archives and a comprehensive evaluation when combining prospecting methods. Examples of such efforts are known inventions, for example from KR 2017/0121546 A and KR 101552954 B.
V rámci gama karotáže se provádí měření slabé přirozené gama radioaktivity hornin pro stanovení kvality ložisek nerostných surovin. Měřená přirozená gama radioaktivita hornin pochází od primordiálních radionuklidů 40K, 238U, a 232Th v nich obsažených, a od kterých dostala svůj název KUTh gama karotáž. Známé používané detekční jednotky na KUTh gama karotáž měří buď pouze celkovou radioaktivitu, nebo mají i spektrometrické vlastnosti. Díky energetickému rozlišení ve známých detekčních jednotkách je možné určit poměr zmíněných radionuklidů, a tím stanovit geologické složení litologicky oddělených oblastí, či dokonce mineralogické složení sedimentů. Je možné například charakterizovat typ a složení jílu, případně odlišit slídový písek od břidlice atp.As part of gamma logging, measurements of weak natural gamma radioactivity of rocks are performed to determine the quality of mineral deposits. The measured natural gamma radioactivity of the rocks comes from the primordial radionuclides 40 K, 238 U, and 232 Th contained in them, and from which it got its name KUTh gamma logging. The known detection units used for KUTh gamma logging either measure only the total radioactivity or have spectrometric properties. Thanks to the energy resolution in known detection units, it is possible to determine the ratio of the mentioned radionuclides, and thus determine the geological composition of lithologically separated areas, or even the mineralogical composition of sediments. It is possible, for example, to characterize the type and composition of clay, or to distinguish mica sand from slate, etc.
- 1 CZ 309119 B6- 1 CZ 309119 B6
V detekčních jednotkách se dříve k měření ionizujícího záření používaly Geiger-Můllerovy detektory, avšak v současné době byly nahrazeny scintilátory s fotocitlivými prvky. Scintilátor je materiál, ve kterém se při dopadu ionizujícího záření vygeneruje světelný záblesk. Intenzita světelného záblesku je úměrná energii, kterou kvantum ionizujícího záření ve scintilátoru zanechalo. Tento světelný záblesk fotocitlivý prvek přemění na elektrický signál. Signál je posléze zpracován a digitalizován elektronickým řetězcem a přenesen do vyhodnocovací jednotky. Získaná informace ze scintilátoru je tím kvalitnější, čím lépe v něm ionizující kvanta deponují svoji energii. Obecně proto platí, že by scintilátor by měl mít co nejvyšší hustotu, a měl by obsahovat co nejtěžší prvky, tzn. prvky s co nevyšším protonovým číslem Z.Geiger-Müller detectors were previously used in detection units to measure ionizing radiation, but scintillators with photosensitive elements have now been replaced. A scintillator is a material in which a flash of light is generated upon the impact of ionizing radiation. The intensity of the light flash is proportional to the energy left by the quantum of ionizing radiation in the scintillator. This flash of light converts the photosensitive element into an electrical signal. The signal is then processed and digitized by an electronic chain and transferred to the evaluation unit. The better the information obtained from the scintillator, the better the ionizing quantum deposits its energy in it. In general, therefore, the scintillator should have the highest possible density, and should contain the heaviest elements, ie. elements with the highest possible proton number Z.
Fotocitlivým prvkem zpravidla bývá fotonásobič, fotodioda, lavinová fotodioda tzv. APD (avalanche photodiode), nebo tzv. křemíkový fotonásobič SiPM (silicon photomultiplier). Odborníci mohou do této kategorie zařadit i další světlocitlivé prvky, například na bázi grafenu, atp. Elektronický řetězec zpravidla zahrnuje předzesilovač a zesilovač signálu, mnohokanálový analyzátor, datovou sběrnici, zdroj napětí pro fotocitlivý prvek a případně další komponenty.The photosensitive element is usually a photomultiplier, a photodiode, an avalanche photodiode called APD (avalanche photodiode), or a so-called silicon photomultiplier SiPM (silicon photomultiplier). Experts can also include other light-sensitive elements in this category, for example based on graphene, etc. The electronic chain usually includes a preamplifier and signal amplifier, a multi-channel analyzer, a data bus, a voltage source for the photosensitive element and possibly other components.
V současné době je ve výše uvedených aplikacích jako scintilační materiál nejvíce rozšířen jodid sodný dopovaný thaliem (NaETl), nicméně scintilační materiály na bázi monokrystalických aluminátů a silikátů se začínají rovněž používat. Příklady takových nově využívaných scintilačních aluminátů, bez nároku na úplnost výčtu, jsou perovskity a granáty dopované cerem, praseodymem, neodymem a europiem, a dále lutecium-ytrium silikát, a další.Currently, thallium-doped sodium iodide (NaET1) is the most widely used scintillation material in the above applications, however, scintillation materials based on monocrystalline aluminates and silicates are also beginning to be used. Examples of such newly used scintillation aluminates, without claim to completeness, are perovskites and garnets doped with cerium, praseodymium, neodymium and europium, as well as lutetium yttrium silicate, and others.
Ukázkou známých detekčních jednotek jsou například vynálezy z dokumentů CN 110018510 A a CN 106019358 A. Oba vynálezy měří vzorky hornin v podobě vrtných jader. Vynalezená zařízení zahrnují odstíněné ozařovací stolky, do kterých se vrtná jádra zafixují.Examples of known detection units are the inventions of CN 110018510 A and CN 106019358 A. Both inventions measure rock samples in the form of drill cores. The inventive devices include shielded irradiation tables into which the drill cores are fixed.
Nevýhody výše uvedených zařízení spočívají v tom, že se jedná o robustní zařízení. Robustnost obou zařízení je dána nutností dostatečně odstínit všudypřítomné přirozené radiační pozadí, neboť použité řešení detektorů s velkými NaETl scintilátory v zařízeních je na toto záření v pozadí příliš citlivé. Navíc je pracovní cyklus na zařízeních časově zdlouhavý, neboť vyžaduje operační kroky: otevřít stínění zařízení, umístit vrtné jádro na ozařovací stolek, uzavřít stínění zařízení, provést měření, otevřít stínění zařízení, vyjmout změřené vrtné jádro, a opakovat celý cyklus s novým vrtným jádrem.The disadvantages of the above-mentioned devices are that they are robust devices. The robustness of both devices is given by the need to sufficiently shield the ubiquitous natural radiation background, because the used solution of detectors with large NaET1 scintillators in the devices is too sensitive to this background radiation. In addition, the work cycle on the equipment is time consuming because it requires operational steps: open the equipment shield, place the core on the irradiation table, close the equipment shield, perform measurements, open the equipment screen, remove the measured core, and repeat the cycle with a new core.
Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku hominy, zejména reprezentovaném vrtným jádrem, které by bylo opatřeno detektorem schopným rozlišit mezi žádoucím přirozeným ionizujícím zářením vystupujícím z radionuklidů obsažených v hornině a mezi přirozeným radiačním pozadím přítomným za stíněním, které by bylo dobře transportovatelné a sestavitelné i v podmínkách nasazení mimo laboratorní objekty, a které by dokázalo zkrátit pracovní cyklus o kroky spojené s otevíráním a uzavíráním stínění.The object of the invention is to provide a device for measuring the content of natural radioactive isotopes in a hominy sample, in particular represented by a drill core, which is provided with a detector capable of distinguishing between the desired natural ionizing radiation emanating from radionuclides contained in the rock and the natural radiation background present behind the shielding. well transportable and assemblable even in conditions of use outside laboratory buildings, and which could shorten the work cycle by the steps associated with opening and closing the shield.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Vytčený úkol je vyřešen vytvořením zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku horniny, zejména ve vrtném jádru podle níže uvedeného vynálezu.This object is achieved by providing a device for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample, in particular in a drilling core according to the invention below.
Zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku hominy, a to zejména ve vrtném jádru, zahrnuje alespoň jeden detekční prostředek pro měření ionizujícího záření vystupujícího ze vzorku. Detekční prostředek zahrnuje detektor, který sestává ze scintilátoru, fotocitlivého prostředku a elektronického řetězce. Zařízení dále zahrnuje alespoň jeden prostředek pro polohování vzorku. A současně zařízení zahrnuje alespoň jedno stínění vzorku a/nebo detekčního prostředku před působením radiačního pozadí. Nedílnou výbavou zařízení je alespoň jedna vyhodnocovací jednotka, která je komunikačně propojená s detekčním prostředkem datovou sběrnicí, např. USB, CAN, nebo jinou.The device for measuring the content of natural radioactive isotopes in a hominy sample, in particular in a drill core, comprises at least one detection means for measuring the ionizing radiation emanating from the sample. The detection means comprises a detector which consists of a scintillator, a photosensitive means and an electronic chain. The device further comprises at least one sample positioning means. At the same time, the device comprises at least one shielding of the sample and / or detection means against the action of the radiation background. An integral equipment of the device is at least one evaluation unit, which is communicatively connected to the detection means by a data bus, eg USB, CAN, or another.
-2 CZ 309119 B6-2 CZ 309119 B6
Podstata vynálezu spočívá v tom, že detekční prostředek je sestaven z alespoň jedné prstencovité sestavy složené alespoň ze tří prstencových segmentů uspořádaných vedle sebe. Každá prstencovitá sestava obsahuje alespoň jeden segment s detektory uspořádaný uprostřed prstencovité sestavy a alespoň dva stínící segmenty, každý uspořádaný na kraji prstencovité sestavy. Prstencovitá sestava může mezi krajními stínícími segmenty obsahovat více segmentů s detektory a více stínících segmentů, které jsou proloženy mezi sousedící detekční segmenty. Stínící prstencové segmenty tvoří stínění radiačního pozadí. Segment s detektory je opatřen alespoň jedním detektorem ionizujícího záření. Současně je prostředek pro polohování vzorku uzpůsoben pro posun vzorku skrze prstencovitou soustavu. Rovněž je důležité, že detektor zahrnuje tyčový scintilátor a alespoň jeden fotocitlivý prostředek pro sběr světelných záblesků z tyčového scintilátoru. Scintilátor je vytvořen z monokrystalického, nebo polykrystalického, materiálu ze skupiny aluminátů dopovaných cerem, praseodymem, europiem, neodymem. Ověřenými materiálovými kandidáty jsou materiály ze skupiny, LuYAG:Ce, GAGG:Ce, GYGAG:Ce, LuGAGG:Ce.The essence of the invention is that the detection means is composed of at least one annular assembly composed of at least three annular segments arranged side by side. Each annular assembly comprises at least one detector segment arranged in the middle of the annular assembly and at least two shielding segments, each arranged at the edge of the annular assembly. The annular assembly may include a plurality of detector segments and a plurality of shielding segments interposed between adjacent detection segments between the extreme shielding segments. The shielding ring segments form a radiation background shield. The detector segment is provided with at least one ionizing radiation detector. At the same time, the sample positioning means is adapted to move the sample through the annular assembly. It is also important that the detector comprises a rod scintillator and at least one photosensitive means for collecting light flashes from the rod scintillator. The scintillator is made of monocrystalline, or polycrystalline, material from the group of aluminates doped with cerium, praseodymium, europium, neodymium. Certified material candidates are materials from the group, LuYAG: Ce, GAGG: Ce, GYGAG: Ce, LuGAGG: Ce.
Scintilátor podle vynálezu vykazuje řadu výhod. Například použití scintilátoru ze skupiny aluminátů nebo silikátů, zejména z materiálu GAGG:Ce, přináší výhody vtom, že každý z detektorů má dostatečnou detekční účinnost i při malém rozměru. Malý rozměr detektoru pak přináší výhody v nižším přirozeném pozadí. Použití scintilátoru GAGG:Ce tedy přináší lepší poměr signál/pozadí, než je tomu u jiných tradičních scintilátorů, např. jodidu sodného dopovaného thalliem (NakTl). To proto, že protonové číslo jódu je 53, zatímco protonové číslo gadolinia je 64.The scintillator of the invention has a number of advantages. For example, the use of an aluminate or silicate scintillator, especially GAGG: Ce, has the advantage that each of the detectors has sufficient detection efficiency even at a small size. The small size of the detector then brings advantages in the lower natural background. Thus, the use of a GAGG: Ce scintillator yields a better signal-to-background ratio than other traditional scintillators, such as thallium-doped sodium iodide (NakT1). This is because the proton number of iodine is 53, while the proton number of gadolinium is 64.
Přínosem vynálezu je za prvé jeho modulární stavba. Prstencovitou sestavu lze rozebrat na jednotlivé segmenty, což usnadňuje instalaci/demontáž a transport zařízení. Další velkou výhodou vynálezu je to, že je možné použít v sérii více prstencovitých sestav pro jeden vzorek. Platí pravidlo, že čím více sestav se použije, tím přesnější měření bude, nebo bude kratší doba měření vzorku při zachování přesnosti. V neposlední řadě je výhodný prstencový tvar z důvodu, že se vzorky vkládají a odebírají z boku, čímž se ušetří čas s otevíráním a zavíráním stínění nad prostorem měření.The advantage of the invention is, firstly, its modular construction. The ring assembly can be disassembled into individual segments, which facilitates the installation / disassembly and transport of the device. Another great advantage of the invention is that it is possible to use several ring-like assemblies for one sample. As a rule, the more assemblies used, the more accurate the measurement will be, or the shorter the measurement time of the sample while maintaining accuracy. Last but not least, an annular shape is advantageous because the samples are inserted and removed from the side, thus saving time with the shield opening and closing above the measuring space.
S výhodou je prostředek pro polohování vzorku opatřen senzorem posunutí vzorku. Data ze senzorů, zejména jsou-li odesílána přímo do vyhodnocovací jednotky, pomohou k měřeným datům lépe přiřadit místo a stav vzorku, se kterým souvisejí.Preferably, the sample positioning means is provided with a sample displacement sensor. The data from the sensors, especially if they are sent directly to the evaluation unit, will help to better assign the location and status of the sample to which they relate to the measured data.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je fotocitlivý prostředek tvořen alespoň jedním fotonásobičem, nebo fotodiodou, nebo lavinovou fotodiodou, nebo křemíkovým fotonásobičem SiPM. S výhodou je zařízení opatřeno alespoň jedním prostředkem pro sledování projevů změn teploty na funkci detektoru ionizujícího záření. Tento prostředek může být založen na měření teploty v různých částech detektoru, měření jiných charakteristik detektoru, např. temného proudu nebo termického šumu, nebo zjišťováním krátkodobých odchylek pozic vybraných fotopíků nuklidů KUTh ve spektru ionizujícího záření. Zjišťování odchylek pozic fotopíků nuklidů KUTh pracuje s expozičním příkonem na úrovni běžného pozadí a nevyžaduje použití jiných zdrojů záření. Součástí zařízení je hardwarově nebo softwarově realizovaná průběžná korekce vlivu teploty, a to buď změnou napětí, které napájí fotocitlivý prostředek, nebo změnou zesílení elektronického řetězce.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the photosensitive composition consists of at least one photomultiplier, or photodiode, or avalanche photodiode, or silicon photomultiplier SiPM. Preferably, the device is provided with at least one means for monitoring the manifestations of temperature changes on the function of the ionizing radiation detector. This means can be based on measuring the temperature in different parts of the detector, measuring other characteristics of the detector, e.g. dark current or thermal noise, or detecting short-term deviations of the positions of selected KUTh nuclide photopeaks in the ionizing radiation spectrum. Detection of deviations of the positions of KUTh nuclide photopeaks works with the exposure power at the level of the common background and does not require the use of other radiation sources. The device includes hardware or software continuous correction of the effect of temperature, either by changing the voltage that supplies the photosensitive agent, or by changing the gain of the electronic chain.
Je výhodné, pokud se stínění prostředního prstencového segmentu skládá z materiálů, které pohlcují záření gama nebo zpomalují a pohlcují neutrony, případně ze směsi těchto materiálů, slitin nebo z jejich kompozitů (dále jen stínící materiály nebo kompozity). Materiály, které pohlcují záření gama, jsou ze skupiny kovů olovo, wolfram, baryum, měď, železo, nikl, chróm. Materiály, které zpomalují neutrony, obsahují organické látky a polymery. Bez nároku na úplnost výčtu jsou to například polymethylmethakrylát (PMMA), polyetylén (PE), polypropylén (PP), parafín, bitumen a jiné. Materiály, které pohlcují neutrony, jsou lithium a bór, jejich sloučeniny, slitiny,It is advantageous if the shielding of the middle annular segment consists of materials which absorb gamma radiation or retard and absorb neutrons, or of a mixture of these materials, alloys or their composites (hereinafter only shielding materials or composites). Materials that absorb gamma radiation are from the group of metals lead, tungsten, barium, copper, iron, nickel, chromium. Neutron-slowing materials contain organic substances and polymers. These include polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), paraffin, bitumen and others without completeness. Neutron absorbing materials are lithium and boron, their compounds, alloys,
-3 CZ 309119 B6 směsi a kompozity. Je výhodné, pokud jsou krajní prstencové segmenty vyrobeny z uvedených stínících materiálů nebo kompozita.-3 CZ 309119 B6 mixtures and composites. It is advantageous if the end ring segments are made of said shielding materials or composites.
Do výčtu výhod vynálezu patří zejména modulární koncepce, která usnadňuje transport, montáž a demontáž. Dále použité scintilátory, které umožňují snížit množství materiálu použitého ke stínění, a tím zařízení jako celek odlehčit, oproti známým robustným konstrukcím. Dobrý poměr signál/pozadí samotného detektoru pak představuje konstrukční výhodu celého zařízení, neboť pro dosažení požadované detekční účinnosti stačí jen menší množství stínících materiálů nebo kompozita, ze kterých je vyrobeno stínění detektorů od záření gama nebo neutronů z přirozeného pozadí. S tím je podpořena další výhoda, že zařízení je lehké, a tedy jej lze snadno transportovat. Navíc snížení množství olova, které je potřeba ke stínění detektoru, přináší další výhodu, kterou je to, že olovo obvykle obsahuje malé, leč měřitelné množství přirozeného izotopu 210Pb s poločasem rozpadu 22 let. Pokud stínění obsahuje méně materiálu, např. olova, pak se sníží i přirozené radiační pozadí generované tímto izotopem. Výhodou neposlední v řadě z pohledu významu je to, že je možné zasouvat vzorky z boku zařízení do otvorů prstenců, takže není nutné složitě otevírat stínění okolo měřicího prostoru. Pro měření vzorků méně obvyklých rozměrů, zejména krátkých, však mohou být prstence uzpůsobeny pro otevírání shora za účelem vložení vzorku.The list of advantages of the invention includes in particular a modular concept which facilitates transport, assembly and disassembly. Furthermore, used scintillators, which make it possible to reduce the amount of material used for shielding, and thus to lighten the device as a whole, compared to known robust constructions. A good signal / background ratio of the detector itself then represents a design advantage of the whole device, as only a small amount of shielding materials or composites from which the detectors are shielded from gamma or neutron radiation from the natural background is sufficient to achieve the required detection efficiency. This supports the further advantage that the device is lightweight and therefore easy to transport. In addition, reducing the amount of lead required to shield the detector has the additional advantage that lead usually contains a small but measurable amount of the natural 210 Pb isotope with a half-life of 22 years. If the shielding contains less material, such as lead, then the natural radiation background generated by this isotope will also be reduced. The advantage last but not least in terms of significance is that it is possible to insert samples from the side of the device into the holes of the rings, so that it is not necessary to open the shield around the measuring space. However, for measuring samples of less common dimensions, especially short ones, the rings may be adapted to be opened from above in order to insert the sample.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:The present invention will be further elucidated in the following figures, where:
obr. 1 schematicky znázorňuje koncepci vynálezu, obr. 2 schematicky znázorňuje kolmý řez prostředním prstencovým segmentem osazeným třemi detektory, obr. 3 ukazuje příklad spektra naměřeného pomocí vynálezu. Pomocí vynálezu bylo měřeno modelové vrtné jádro o průměru 80 mm, které obsahuje 148 ppm uranu, 22 ppm thoria a produkty jejich rozpadu. Vodorovná osa reprezentuje energii záření v elektronvoltech, a svislá osa ukazuje četnost detekovaných kvant radioaktivního záření o dané energii. Naměřené spektrum obsahuje píky charakteristické pro jednotlivé izotopy rozpadových řad uranu 238 a thoria 232.Fig. 1 schematically shows the concept of the invention, Fig. 2 schematically shows a vertical section of a middle annular segment equipped with three detectors, Fig. 3 shows an example of a spectrum measured by means of the invention. The invention measures a model core with a diameter of 80 mm, which contains 148 ppm of uranium, 22 ppm of thorium and their decomposition products. The horizontal axis represents the radiation energy in electron volts, and the vertical axis shows the frequency of detected quantities of radioactive radiation of a given energy. The measured spectrum contains peaks characteristic for individual isotopes of uranium 238 and thorium 232 decay series.
Příklad uskutečnění vynálezuExample of an embodiment of the invention
Na obr. 1 je vyobrazeno schéma zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku 1 hominy, zejména ve vrtném jádru. Vzorek 1 má tvar válce o průměru obvykle větším než 50 mm a menším než 95 mm a délky větší než 350 mm, nebo dlouhého hranolu, kterému může být opsán uvedený válec. Detekční prostředek zařízení na obr. 1 je tvořen dvěma prstencovitými sestavami 3, avšak obr. 1 naznačuje, že je možné mezi tyto dvě vyobrazené prstencovité sestavy 3 zařadit další. Množství prstencovitých sestav 3 volí provozovatel zařízení s ohledem na požadovanou přesnost a rychlost měření.Fig. 1 shows a diagram of a device for measuring the content of natural radioactive isotopes in sample 1 of hominy, in particular in a drill core. Sample 1 has the shape of a cylinder with a diameter usually greater than 50 mm and less than 95 mm and a length greater than 350 mm, or a long prism to which said cylinder can be described. The detection means of the device in Fig. 1 is formed by two annular assemblies 3, but Fig. 1 indicates that it is possible to include another between these two annular assemblies 3 shown. The number of annular assemblies 3 is selected by the operator of the device with regard to the required accuracy and speed of measurement.
V jiných možných nevyobražených uskutečněních vynálezu jsou prstencovité sestavy poskládány následovně:In other possible non-illustrated embodiments of the invention, the annular assemblies are arranged as follows:
• krajní stínící segment, detekční segment, středový stínící segment, detekční segment, krajní stínící segment • krajní stínící segment, detekční segment, detekční segment, středový stínící segment, detekční segment, detekční segment, krajní stínící segment• end shield segment, detection segment, center shield segment, detection segment, end shield segment • end shield segment, detection segment, detection segment, center shield segment, detection segment, detection segment, end shield segment
-4 CZ 309119 B6-4 CZ 309119 B6
Odborník je schopen rutinní prací navrhnout další řádku variací uspořádání segmentů a prstencovitých sestav podle plánované aplikace vynálezu, a to díky stavebnicové podstatě vynálezu.The person skilled in the art is able to routinely design another line of variations in the arrangement of the segments and annular assemblies according to the intended application of the invention, thanks to the modular nature of the invention.
Dále j e na obr. 1 znázorněn přenosný počítač j ako příklad vyhodnocovací j ednotky 2, do které j sou přenášeny digitalizované signály z měření. Jako vyhodnocovací jednotka 2 může být použit průmyslový počítač, stolní počítač, a jiné podobné zařízení, jehož hardware dokáže přijímat signály měření, archivovat je, vyhodnotit, a informace z měření zprostředkovat uživateli v čitelné formě.Furthermore, FIG. 1 shows a portable computer j as an example of an evaluation unit 2 to which digitized measurement signals are transmitted. As the evaluation unit 2, an industrial computer, a desktop computer, and other similar devices can be used, the hardware of which can receive the measurement signals, archive them, evaluate them, and convey the measurement information to the user in a readable form.
Vzorek 1 reprezentovaný vrtný jádrem je podélné válcové těleso. Vrtné jádro může být opatřeno vhodným obalovým materiálem, nebo, pokud je konzistentní, zůstane holé. Vzorek 1 je do prstencovitých sestav 3 zasouván prostředkem pro polohování vzorku E Prostředek pro polohování vzorku 1 není na obr. 1 vyobrazený pro zachování přehlednosti, avšak posuv vzorku 1 je naznačen šipkou. Prostředkem pro polohování vzorku 1 může být lineární vedení, průmyslové robotické rameno atp. Odborník bude schopen rutinní inženýrskou prací navrhnout použití známých polohovacích řešení.Sample 1 represented by the drill core is a longitudinal cylindrical body. The drill core may be provided with a suitable packaging material or, if consistent, will remain bare. The sample 1 is inserted into the annular assemblies 3 by a means for positioning the sample E. The means for positioning the sample 1 is not shown in Fig. 1 for the sake of clarity, but the displacement of the sample 1 is indicated by an arrow. The means for positioning the sample 1 may be a linear guide, an industrial robotic arm, etc. The person skilled in the art will be able to design the use of known positioning solutions by routine engineering work.
Prstencovitá sestava 3 je složena z krajních prstencových segmentů 4, které jsou vyrobeny z olova nebo jiného stínícího materiálu nebo kompozitu pro odstínění přirozené radiace pozadí. Prostřední prstencový segment 5 sestavy 3 je opatřen alespoň jedním detektorem 6, avšak ideálně třemi detektory 6 rozmístěnými v prstencovém segmentu 5 v rozestupech po 120° viz obr. 2. Vyšší počet detektorů 6 v prostředním prstencovém segmentu 5 je možný. Prostřední prstencový segment 5 se skládá z materiálů, které pohlcují záření gama nebo zpomalují a pohlcují neutrony, případně ze směsi těchto materiálů, slitin nebo z jejich kompozitů.The annular assembly 3 is composed of end annular segments 4, which are made of lead or another shielding material or composite to shield natural background radiation. The middle ring segment 5 of the assembly 3 is provided with at least one detector 6, but ideally three detectors 6 arranged in the ring segment 5 at 120 ° intervals, see Fig. 2. A higher number of detectors 6 in the middle ring segment 5 is possible. The middle annular segment 5 consists of materials which absorb gamma radiation or retard and absorb neutrons, or of a mixture of these materials, alloys or their composites.
Detektory 6 obsahují tyčový scintilátor z materiálu GYGAG:Ce (gadolinium-yttrium galium-aluminium gamet dopovaný cerem), nebo jsou tyčové scintilátory z jiného aluminátu. Tyčové znamená, že jejich výška je větší, než šířka. Jako další osvědčené materiály lze uvést LuYAG:Ce, GAGG:Ce, LuGAGG:Ce. Tento výčet se týká vyzkoušených scintilátorů.The detectors 6 comprise a rod scintillator made of GYGAG: Ce material (gadolinium-yttrium gallium-aluminum gamet doped with cerium), or the rod scintillators are made of another aluminate. Rod means that their height is greater than their width. Other proven materials include LuYAG: Ce, GAGG: Ce, LuGAGG: Ce. This list applies to tried and tested scintillators.
V detektoru 6 je k tyčovému scintilátorů je připojeno pole fotodiod typu SiPM, tj. tzv. „silicon photomultiplier“, nebo jiné odborníkovi známé fotocitlivé prostředky. Například fotonásobiče, lavinové fotodiody atp. Fotocitlivé prostředky mění scintilační signál krystalu na elektronický puls a elektronický řetězec 8 tento puls zpracuje, digitalizuje a připraví ho pro přenos po datové sběrnici 7 do vyhodnocovací jednotky.An array of SiPM-type photodiodes, i.e. a so-called "silicon photomultiplier", or other photosensitive means known to the person skilled in the art, is connected to the rod scintillators in the detector 6. For example, photomultipliers, avalanche photodiodes, etc. The photosensitive means converts the scintillation signal of the crystal into an electronic pulse and the electronic chain 8 processes this pulse, digitizes it and prepares it for transmission via the data bus 7 to the evaluation unit.
Detektor 6 dále obsahuje systém kontroly teploty v oblasti SiPM. Systém kontroly teploty může obsahovat teplotní čidlo, například termistor, nebo využívá nějakou z charakteristik SiPM, například temný proud, posun spektra kalibračního izotopu apod.Detector 6 further includes a SiPM temperature control system. The temperature control system may include a temperature sensor, such as a thermistor, or use some of the characteristics of a SiPM, such as dark current, calibration isotope spectrum shift, and the like.
Každý z detektorů 6 obsahuje elektronický řetězec 8 pro zpracování signálu. Elektronický řetězec 8 zahrnuje: předzesilovač a zesilovač signálu, dále mnohokanálový analyzátor, dále převodník pro komunikaci s vyhodnocovací jednotkou prostřednictvím datové sběrnice 7, dále zdroj bias napětí pro fotodiody SiPM nebo jiný fotocitlivý prostředek, dále systém kontroly teploty, dále zpětnou vazbu buď pro úpravu bias napětí, a nebo pro úpravu zesílení elektronického řetězce 8 dle teploty fotocitlivého prostředku, a dále zpětnou vazbu pro úpravu teploty SiPM, např. pomocí Peltierova článku. Odborník z oblasti elektroniky a elektrotechniky bude schopen navrhnout alternativní typy hardware.Each of the detectors 6 comprises an electronic chain 8 for signal processing. The electronic chain 8 comprises: a preamplifier and a signal amplifier, a multi-channel analyzer, a converter for communication with the evaluation unit via the data bus 7, a bias voltage source for SiPM photodiodes or other photosensitive means, a temperature control system, feedback for either bias adjustment voltage, and / or to adjust the gain of the electronic chain 8 according to the temperature of the photosensitive agent, and further feedback to adjust the temperature of the SiPM, e.g. by means of a Peltier cell. An expert in electronics and electrical engineering will be able to design alternative types of hardware.
Vyhodnocovací jednotka 2 je opatřena datovým úložištěm, na kterém se nacházejí softwarové moduly, které přijímají naměřené provozní veličiny detektorů, na základě kterých může vyhodnocovací jednotka 2 posuzovat vliv provozní teploty na činnost zařízení. Kompenzovat vliv provozní teploty na činnost zařízení umožňují algoritmy ze softwarových modulů řízením provozních parametrů zařízení.The evaluation unit 2 is provided with a data storage on which there are software modules which receive the measured operating quantities of the detectors, on the basis of which the evaluation unit 2 can assess the influence of the operating temperature on the operation of the device. Algorithms from software modules allow to compensate the influence of the operating temperature on the operation of the device by controlling the operating parameters of the device.
- 5 CZ 309119 B6- 5 CZ 309119 B6
Detektor 6 funguje jako čítač pulsů vyvolaných částicemi ionizujícího záření, rovněž ho lze použít jako spektrometr. Detektor 6 tak umožňuje vytvářet histogramy amplitudy pulsů vyvolaných částicemi ionizujícího záření v rozsahu energií 10 keV až 3000 keV. Příklad takového spektra je na obr. 3.The detector 6 functions as a counter of pulses caused by ionizing radiation particles, it can also be used as a spectrometer. The detector 6 thus makes it possible to generate histograms of the amplitude of the pulses induced by the ionizing radiation particles in the energy range of 10 keV to 3000 keV. An example of such a spectrum is shown in Figure 3.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zařízení pro měření obsahu přirozených radioaktivních izotopů ve vzorku horniny, zejména ve ίο vrtném jádru, podle vynálezu nalezne uplatnění v geologickém mapování horninového prostředí a ložisek nerostných surovin.The device for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample, in particular in the core, according to the invention finds application in geological mapping of the rock environment and mineral deposits.
Claims (13)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020458A CZ2020458A3 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample |
| PCT/CZ2021/050083 WO2022037730A1 (en) | 2020-08-17 | 2021-08-16 | Device for measuring the content of natural radioactive isotopes in rock sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020458A CZ2020458A3 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309119B6 true CZ309119B6 (en) | 2022-02-09 |
| CZ2020458A3 CZ2020458A3 (en) | 2022-02-09 |
Family
ID=77750037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020458A CZ2020458A3 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2020458A3 (en) |
| WO (1) | WO2022037730A1 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4854163A (en) * | 1987-09-28 | 1989-08-08 | Amoco Corporation | Beltless core conveyor system for wellsite analysis |
| US9395464B2 (en) * | 2013-05-15 | 2016-07-19 | Schlumberger Technology Corporation | Scintillation detector package having radioactive reflective material therein |
| EP3074790B1 (en) * | 2013-11-26 | 2020-10-28 | FLIR Detection, Inc. | Sipm-based radiation detection systems and methods |
| WO2020149983A1 (en) * | 2019-01-15 | 2020-07-23 | Core Laboratories Lp | Apparatus and method for conducting neutron-gamma core analysis |
-
2020
- 2020-08-17 CZ CZ2020458A patent/CZ2020458A3/en unknown
-
2021
- 2021-08-16 WO PCT/CZ2021/050083 patent/WO2022037730A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Skupio, R., et al: Spectrometric gamma radiation of shale cores applied to sweet spot discrimination in Eastern Pomerania, Poland; Acta Geophys. 65, 1219–1227 (2017); https://doi.org/10.1007/s11600-017-0089-7 * |
| Vasiliev, M. A., et al: A new natural gamma radiation measurement system for marine sediment and rock analysis; Journal of Applied Geophysics 75, 3, 455-463, (2011); https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2011.08.008 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022037730A1 (en) | 2022-02-24 |
| CZ2020458A3 (en) | 2022-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4267446A (en) | Dual scintillation detector for determining grade of uranium ore | |
| US7361886B2 (en) | Corrections of gamma-ray responses | |
| US20060054803A1 (en) | Logging tool with a parasitic radiation shield and method of logging with such a tool | |
| US11249200B2 (en) | Radiation survey process | |
| NO20111496A1 (en) | Method and system for downhole gamma-gamma-based painting of fluid properties | |
| NO20111509A1 (en) | Gammastralegenerator | |
| NO343806B1 (en) | Inelastic background correction for a pulsed neutron instrument | |
| US5521378A (en) | Method and apparatus for gamma ray logging of underground formations | |
| Asfahani et al. | Low-activity spectrometric gamma-ray logging technique for delineation of coal/rock interfaces in dry blast holes | |
| US3752984A (en) | Methods and system for detecting subsurface minerals | |
| CZ309119B6 (en) | Equipment for measuring the content of natural radioactive isotopes in a rock sample | |
| EP1605281B1 (en) | Logging tool with a parasitic radiation shield and method of logging with such a tool | |
| CA1080367A (en) | Method and apparatus for calibrating radioactivity well logging tools | |
| EP3994502B1 (en) | Neutron time of flight wellbore logging | |
| Charbucinski et al. | Prompt neutron-gamma logging for coal ash in water-filled boreholes | |
| Elísio et al. | An advanced blind-tube monitoring instrument to improve the characterization of subsurface radioactive plumes | |
| Marsala et al. | Spectral gamma ray complements innovative real time advanced mud logging characterization while drilling | |
| Borsaru et al. | Low radioactivity portable coal face ash analyser | |
| Michijima et al. | Anticoincidence-shielded Ge (Li) gamma-ray spectrometer for marine environmental radionuclide analysis | |
| Borsaru | Selected topics in nuclear geophysics | |
| Wylie et al. | Prospecting with neutrons | |
| Joo et al. | Development of a Multifunctional Radiation Measurement System for the Rapid Radiological Characterization of a Decommissioned Nuclear Facility Site | |
| RU1817858C (en) | Method for stress-deformation state of rock testing | |
| Brodzinski et al. | Californium-252 in situ activation and photon detection techniques for uranium ore deposit evaluation | |
| Turcotte et al. | Calibrator for radioactivity well logging tools |