DE2350243A1

DE2350243A1 - Neutron-gamma ray well logging - by inelastic scattering of fast neutrons

Info

Publication number: DE2350243A1
Application number: DE19732350243
Authority: DE
Inventors: Richard Boyd Culver
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1974-04-25
Also published as: JPS4972101A; CA997872A

Abstract

The strata around a well are irradiated with high-energy neutrons; the gamma-rays derived from the inelastic scattering of fast neutrons are measured selectively and their spectral distribution is determined. To facilitate the spectral analysis within the brief neutron pulse, a first measurement is carried out with a pulsed neutron source and a sensor. This alternates with a second measurement with a neutron source with a constant level of emission. The difference between the results of the two measurements indicates the gamma-ray formation by inelastic scattering. The energy discrimination furnishes a spectral analysis and the C/O2 ratio and Si/Ca ratio can be determined.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung Von Bohrlöchern mit Gammastrahlen aus der inelastischen Streuung von schnellen Neutronen. Method and device for examining boreholes with gamma rays from the inelastic scattering of fast neutrons.

(Zusatz zu P 22 23 403.3) Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet der geophysikalischen Forschung und im besonderen auf das Gebiet der Formations- oder Bohrlochuntersuchung mit Hilfe von Radioaktivität, wobei Gammastrahlen, die aus der inelastischen Streuung von schnellen Neutronen rühren, selektiv gemessen werden und die Spektralverteilung dieser Strahlen bestimmt wird. (Addition to P 22 23 403.3) The invention relates in general in the field of geophysical research and in particular in the field the formation or borehole investigation with the help of radioactivity, whereby gamma rays, which result from the inelastic scattering of fast neutrons, measured selectively and the spectral distribution of these rays is determined.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bohrlochuntersuchung, bei dem die ein Erdbohrloch umgebenden Schichten mit -Neutronen hoher Energie bestrahlt und die von diesen Schichten ausgehenden, aus der Neutronenbestrahlung sich ergebenden Abstrahlungen erkannt werden nach Patent... (Pat.Anm. P 22 23 403.3).The invention is based on a method for borehole investigation, in which the layers surrounding a borehole are irradiated with neutrons of high energy and those emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation Radiations are recognized according to patent ... (Pat.Anm. P 22 23 403.3).

Der Zweck der Bohrlochuntersuchung ist bekannterweise, die Zusammensetzung der ein Bohrloch umgebenden Erdschichten und der darin befindlichen Flüssigkeiten festzustellen. Insbesondere ist man bestrebt, 01 oder ölführende Formationen festzustellen. Bei einer Art der Bohrlochuntersuchung mit Hilfe von Radioaktivität beschrieben schnelle Neutronen von einem Bohrloch-Untersuchungsgerät die-Erdschichten, und man hat verschiedene Verfahren in-der einschlägigen Technik entwickelt, um die einzelnen, aus der Beschießung herrührenden Reaktionsformen-in den Schichten zu überwachen oder herauszufinden.The purpose of logging is known to be the composition the layers of earth surrounding a borehole and the fluids contained therein ascertain. In particular, efforts are made to identify 01 or oil-bearing formations. Described in one type of borehole survey using radioactivity fast neutrons from a borehole logging device the-layers of the earth, and you Has various processes developed in the relevant technology, around the individual forms of reaction resulting from the bombardment - in the layers to monitor or find out.

Die vier Arten von Reaktionen auf schnelle Neutronen, die bei der Beschießung von Erdschichten oder -massen in der Hauptsache auftreten, sind elastische Streuung, die inelastische Streuung, die Anlagerungs- und die Aktivierungsmethode. Im Fall der elastischen Streuung wird die von den Neutronen verlorene Energie gänzlich in Bewegungsenergie des getroffenen Atoms in der Schicht umgesetzt. Bei der inelastischen Streuung wird ein Teil der vom Neutron verlorenen Energie in Form von Gammastrahlen im Moment der Kollision freigegeben. Eine Anlagerungsreaktion ist eine solche, bei der das thermische Neutron im Kern eines Atoms absorbiert wird, womit sein unabhängiges Bestehen endet. Bei den meisten Anlagerungsreaktionen werden ein Gammastrahl oder mehrere Gammttrahlen von hoher Energie erzeugt. Bei der Vktivierungsreaktion wandeln die beschießenden Neutronen den getroffenen Atomkern in ein instabiles Isotop um, das mehr oder weniger schnell in einen stabilen Zustand verfällt.The four types of reactions to fast neutrons involved in the Bombardment of strata or masses of earth mainly occurs are elastic Scattering, inelastic scattering, attachment and activation methods. In the case of elastic scattering, the energy lost by the neutrons becomes all converted into kinetic energy of the hit atom in the layer. With the inelastic Scattering becomes part of the energy lost by the neutron in the form of gamma rays released at the moment of the collision. An attachment reaction is one in which which the thermal neutron is absorbed in the nucleus of an atom, making its independent Existence ends. In most attachment reactions, a gamma ray or generates several gamma rays of high energy. Walk in the activation reaction the bombarding neutrons convert the hit atomic nucleus into an unstable isotope, which more or less quickly falls into a stable state.

Unter Anerkennung dessen, daß sich diese erwähnten Hauptreaktionen abspielen, hat die Fachwelt gefunden, daß das selektive Messen und die Spektralanalyse von Gammastrahlen aus der inelastischen Streuung von schnellen Neutronen ein ganz besonders schwieriges Problem ist. Beispielsweise haben Anlagerungs-Gammastrahlen von bestimmten Atomkernen Energiespitzen, die verwirrend nahe den Energiespitzen von Kohlen- und Sauerstoff liegen. Das ist ganz besonders bestürzend, da man die inelastische Streuung im allgemeinen als die einzige Reaktion ansieht, die zum Auffinden von und zur Probe auf Kohlenstoff angewendet werden kann.Recognizing that these main reactions mentioned play, the experts have found that selective measurement and spectral analysis of gamma rays from the inelastic scattering of fast neutrons a whole particularly difficult problem is. For example, have attachment gamma rays of certain atomic nuclei energy peaks that are confusingly close to the energy peaks of carbon and oxygen. This is particularly shocking since you can see the generally regards inelastic scattering as the only response to be found from and to the sample can be applied to carbon.

Zum Erkennen von Kohlenstoff wird bei einem System eine gepulste Neutronenquelle verwendet, die periodisch für Intervalle von etwa 5/£sec betätigt wird, während welcher bas Spektrum der Gammastrahlen analysiert wird, um selektiv die Kohlenstoff- Gammastrahlen (4,4 MeV) aufzufinden0 Andere Elemente, z.B.A pulsed neutron source is used in a system to detect carbon which is periodically actuated for intervals of about 5 / £ sec while which bas spectrum of gamma rays is analyzed to selectively determine the carbon gamma rays (4.4 MeV) to be found 0 Other elements, e.g.

Sauerstoff, rufen ebenfalls charakteristische Gammastrahlen hervor, und es ist im besonderen erwünscht, das Verhältnis Kohlenstoff/Sauerstoff zu erhalten, da dieser Parameter auf die Öl-Sättigung empfindlich ist, während er gegen Änderungen in der Intensität der Neutronenquelle unempfindlich ist.Oxygen, also cause characteristic gamma rays, and it is particularly desirable to maintain the carbon / oxygen ratio, since this parameter is sensitive to the oil saturation, while it is sensitive to changes is insensitive to the intensity of the neutron source.

Das Maßintervall mit dem 5ec-Neutronenstoß ist jedoch so kurz und das Tastverhältnis so niedrig, daß sich die Ansammlung der Daten als so-langsam erwiesen hat, daß sich dieses Verfahren von selbst verbietet. Im Prinzip könnte dieses Problem durch Steigerung der Geschwindigkeit in der Gammastrahlenerzeugung gelöst werden, indem man die Ausgangsintensität der Neutronenquelle erhöht. Das jedoch bewirkt eine Funktionsstörung in den Szintillationszählersystemen, da die Impulse sich anhäufen und überlappen, was zu einer Verschlechterung der spektralen Auflösung führt.However, the measurement interval with the 5ec neutron collision is so short and The duty cycle is so low that the accumulation of data turns out to be so-slow has shown that this procedure is self-evident. In principle it could this problem by increasing the speed in gamma ray generation can be solved by increasing the output intensity of the neutron source. That however, it causes a malfunction in the scintillation counter systems as the Pulses accumulate and overlap, resulting in a deterioration in the spectral Resolution leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung zu schaffen-, womit es möglich ist, eine Spektralanalyse von Gammastrahlen, die aus der inelastischen Streuung schneller Neutronen rühren, durchzuführen, womit ferner die inelastische Streuung von schnellen Neutronen überwachbar ist, womit weiterhin eine Bohrlochuntersuchung mittels Radioaktivität, die durch Aktivierungs- oder Anlagerungs-Gammastrahlen im wesentlichen unbeeinflußt ist, durchführbar ist und womit auch eine Messung des Verhältnisses Kohlenstoff/ Sauerstoff in den das Bohrloch umgebenden Erdschichten in Abhängigkeit von der jeweiligen Tiefe im Bohrloch zu erhalten ist.The invention is based on the object of specifying a method and to provide an apparatus with which it is possible to perform a spectral analysis of To carry out gamma rays that result from the inelastic scattering of fast neutrons, with which the inelastic scattering of fast neutrons can also be monitored, which continues a borehole investigation using radioactivity, which is caused by activation or attachment gamma rays is essentially unaffected, is feasible and with which also a measurement of the carbon / oxygen ratio in the das Earth layers surrounding the borehole as a function of the respective depth in the borehole is to be obtained.

Diese Aufgabe wird, mit wenigen Worten gesagt, durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, wobei eine erste Messung mit einer gepulsten Neutronenquelle und einem Fühlgerät ausgeführt wird und letzteres eine zweite Messung mit einer im eingeschwúngenen Zustand sich befindenden Neutronenquelle und einem Fühlgerät ausführt und wobei ferner eine Differenz zwischen den beiden Messungen gebildet wird, die die Gammastrahlen als Folge der inelastischen Streuung der schnellen Neutronen angibt.In a few words, this task is accomplished through a procedure and a device solved, taking a first measurement with a pulsed neutron source and a sensing device is performed and the latter a second measurement with a in the steady state neutron source and a sensing device executes and further a difference between the two measurements is formed which the gamma rays as a result of the inelastic scattering of the fast Indicating neutrons.

Zusätzlich liefert die Energieunterscheidung eine Spektralanalyse der aufgefundenen Gammstrahlung, wobei verschiedene Verhältnisbestimmungen, einschließlich der Korrektur eines Kohlenstoff-/ Wasserstoffverhältnisses mit einem Silizium-/Kalziumverhältnis, durchgeführt werden können.In addition, the energy differentiation provides a spectral analysis of the detected gamma radiation, with various ratio determinations including the correction of a carbon / hydrogen ratio with a silicon / calcium ratio, can be carried out.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Einzelheiten sowie Vorteile werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes klar.Further features and details essential to the invention and advantages are those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments of the Subject matter of the invention clear.

Fig. 1 zeigt eine schematiche Darstellung des Untersuchungsvorganges in einem Bohrloch.Fig. 1 shows a schematic representation of the examination process in a borehole.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der unterirdischen, in dem Bohrloch-Untersuchungsgerät untergebrachten Elektronik.Figure 2 is a block diagram of the subsurface in the well logging tool housed electronics.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Teils der auf der Erdoberfläche befindlichen Elektronik.Fig. 3 is a block diagram of a portion of the surface of the earth located electronics.

Fig. 3A zeigt in einem Blockschaltbild eine abgewandelte Ausführungsform für die Oberflächenelektronik.3A shows a modified embodiment in a block diagram for surface electronics.

Fig. 4 ist ein Bloakschaltbild einer weiteren Ausführungsform für die Oberflächenelektronik.Fig. 4 is a bloak diagram of another embodiment for the surface electronics.

Fig. 4A zeigt noch eine andere Ausführungsform für die Oberflächenelektronik in einem Blockschaltbild.Figure 4A shows yet another embodiment for surface electronics in a block diagram.

Fig. 43 gibt im Blockschaltbild ein weiteres Beispiel für eine Oberflächenelektronik gemäß der Erfindung.43 shows a further example of surface electronics in the block diagram according to the invention.

Fig. 5 ist eine vergleichende Darstellung der Anzahl der von einer gepulsten und von einer stetigen Neutronenquelle emittierten Neutronen, wobei jeweils die Anzahl dieser Neutronen gegenüber der Zeit aufgetragen ist.Fig. 5 is a comparative illustration of the number of one pulsed neutrons emitted by a steady neutron source, each being the number of these neutrons is plotted against time.

Fig. 5A ist eine vergleichende Darstellung der Anzahl der von einer pulsierenden und von einer stetigen Neutronenquelle emittierten Neutronen, wobei deren Anzahl gegen über der Zeit für ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung aufgetragen ist.Fig. 5A is a comparative illustration of the number of one pulsating neutrons emitted by a steady neutron source, where their number versus time for a further embodiment according to FIG Invention is applied.

Fig. 5B ist eine Vergleichsdarstellung der Anzahl, aufgetragen gegenüber der Zeit,'der vDn einer pulsierenden und einer stetigen Neutronenquelle emittierten Neutronen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.Fig. 5B is a comparative graph of the number plotted opposite to the time emitted by a pulsating and a steady neutron source Neutrons according to a further embodiment.

Fig. 5C zeigt graphisch die kennzeichnenden elektrischen Signale innerhalb der in Fig0 5D wiedergegebenen Schaltung.Fig. 5C graphically shows the characteristic electrical signals within the circuit shown in Fig0 5D.

Fig. 5D ist ein Blockschaltbild einer weiteren Schaltung, bei der der Erfindungsgegenstand zur Anwendung kommt.Figure 5D is a block diagram of another circuit in which the subject of the invention is used.

Fig. 6 zeigt eine, schematische Darstellung einer im erfindungsgemäßen System zur Anwendung kommenden Neutronenquelle.Fig. 6 shows a schematic representation of one in the invention System used neutron source.

Fig. 7 zeigt eine gegenüber Fig. 6 abgewandelte Ausführungsform -für die Neutronenquelle.FIG. 7 shows an embodiment modified from FIG. 6 for the neutron source.

Fige 8 zeigt schematisch Einzelheiten für die Torsteuerschaltung der Fig. 4.FIG. 8 shows schematically details for the gate control circuit of FIG Fig. 4.

Für den in Fig. 1 dargestellten Bohrlochuntersuchungsvorgang mittels Radioaktivität ist ein Teil der Erde 10 im lotrechten Schnitt gezeigt. In-die Erdrinde erstreckt sich ein Bohrloch 11, das nach Wunsch mit Futterrohren versehen sein kann. Innerhalb des Bohrlochs befindet sich ein Gerät 12 des Bohrlochuntersuchungssystems unterhalb der Erdoberfläche. Dieses Gerät 12 enthält ein Fühl- oder Nachweissystem 13 und eine Neutronenquelle 14.For the borehole investigation process shown in FIG. 1 by means of Radioactivity, part of the earth 10 is shown in vertical section. In-the crust of the earth extends a borehole 11 which can be provided with casing if desired. A device 12 of the well logging system is located within the borehole below the surface of the earth. This device 12 contains a sensing or detection system 13 and a neutron source 14.

Das Gerät 12 hängt am Seil 15 das die erforderlichen Leiter für die elektrische Verbindung des'Geräts mit den Einrichtungen an der Erdoberfläche in sich trägt. Das Seil 15 wird zum Heben oder Senken des Geräts 12 auf der Trommel 16 aufs ode- on dieser abgewickelt.The device 12 hangs on the rope 15 that the required ladder for electrical connection of the device with the facilities on the earth's surface in carries itself. The rope 15 is used to raise or lower the device 12 on the drum 16 on or off this.

Um eine Untersuchung des Bohrlochs mittels Radioaktivität durchzuführen, läßt man das Gerät 12 durch die Bohrung 11 laufen.To conduct a radioactivity survey of the borehole, the device 12 is allowed to run through the bore 11.

Hierbei bestrahlen Neutronen von der Quelle 14 die das Bohrloch umgebenden Erdschichten, und die von diesen Schichten beeinflußten Strahlungen werden vom Nachweissystem 13 aufgenommen. Das daraus sich ergebende Signal wird durch das Seil 15 zur Erdoberfläche geführt. Über Schleifringe 17 und Bürsten 18 am Ende der Welle der Trommel 16 kann dieses Signal zur Erdoberflächenelektronik 19 geleitet werden, in der die Signale verarbeitet und dann in der Aufzeichnunsvorrichtung (recorder) 20 festgehalten werden, was noch erläutert werden wird. Der Recorder 20 wird durch ein Triebwerk 21 von der Meßleinenhaspel 22, über die das Seil 15 läuft, angetrieben, so daß er in Ubereinstimmung mit der jeweiligen Tiefe, in der sich das Gerät 12 befindet, bewegt wird. Die Teile sind nur schematisch dargestellt; es ist klar, daß die zugehörigen Schaltungen und Energiequellen in üblicher Weise vorgesehen werden. Ferner ist es selbstverständlich, daß das Gehäuse 23 des Geräts 12 so ausgebildet ist, daß es den Drücken sowie den thermischen und mechanischen Beanspruchungen, denen es bei der Untersuchung einer Tiefbohrung ausgesetzt ist, standhält, daß es auch genügend Raum bietet, um die notwendigen Apparaturen aufzunehmen, und daß es die Strahlaungsübertragung erlaubt.In this case, neutrons from the source 14 irradiate those surrounding the borehole Earth layers, and the radiation influenced by these layers, are determined by the detection system 13 added. The signal resulting therefrom is transmitted through the rope 15 to the surface of the earth guided. About slip rings 17 and brushes 18 at the end of the shaft of the drum 16 can this signal are passed to the earth's surface electronics 19, in which the signals processed and then in the recorder 20 recorded, which will be explained later. The recorder 20 is through an engine 21 driven by the measuring line reel 22 over which the rope 15 runs, so that it is in accordance with the respective depth at which the device 12 is located, is moved. The parts are only shown schematically; it's clear, that the associated circuits and energy sources are provided in the usual way will. Furthermore, it goes without saying that the housing 23 of the device 12 is designed in this way is that the pressures as well as the thermal and mechanical loads, to which it is exposed during the investigation of a deep borehole, that it withstands also offers enough space to accommodate the necessary equipment, and that it radiation transmission allowed.

Es ist vorteilhaft, zwischen'der Neutronenquelle 14 und dem Nachweissystem 13 einen Neutronen absorbierenden Schirm 24 einzusetzen, der. beispielsweise aus Wolfram, Kupfer oder einem wasserstoffhaltigen Material, wie Paraffin, oder aus einer Zusammensetzung dieser Materialien bestehen kann Ein Teil 25 der unterirdischen Elektronik, der in Fig. 2 im einzelnen gezeigt ist, ist ebenfalls in dem im Bohrloch befindlichen Gerät 12 untergebracht. Dieser Teil 25 ist mit dem Fühl- oder Nachweissystem 13 verbunden, wne Fig. 2 zeigt, das ein Szintillationszähler ist, der in bekannter Weise für eine Gammastrahlen-Spektralanalyse ausgebildet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es ein aJ Kristall mit einem Durchmesser von 5,08 cm und einer Kante von 7,62 cm.It is advantageous between the neutron source 14 and the detection system 13 to use a neutron absorbing screen 24 which. for example from Tungsten, copper or a hydrogen-containing material such as paraffin, or made of a composition of these materials may consist of a part 25 of the underground Electronics, which are shown in detail in Figure 2, are also in that downhole located device 12 housed. This part 25 is with the sensing or detection system 13, when Fig. 2 shows which is a scintillation counter used in known art Way is designed for a gamma ray spectrum analysis. According to a preferred Embodiment it is an aJ crystal with a diameter of 5.08 cm and one Edge of 7.62 cm.

Dieser Kristall ist amine Photo-Vervielfacherröhre (Modell Nr. 4518 der Radio Corporation of America) gekoppelt. Eine solche Kombination von Kristall und Photo-Vervielfacherröhre kann eine Auflösung von 7,5 - 8,5 % für die 660 keV-Caesium-137-Spitze haben. Das Nachweissystem 13 ist in einem Dewarschen Gefäß angeordnet oder in anderer Weise gegen die hohen, in Böhrlöchern auftretenden Temperaturen geschützt. Der Ausgang dieser das Nachweissystem 13 bildenden Kombination ist an einen innerhalb des unterirdischen Elektronikteils 25 angeordneten Verstärker 30 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 30 ist über eine 400 nsec-Verzögerungsleitung an eine lineare UND-Torschaltung 32 und auch an einen Diskriminator 33 angeschlossen. Letzterer dient dazu, Impulse mit einer Amplitude unterhalb einem auswählbaren Schwellenwert auszuscheiden, was andernfalls ein Anhäufen in der Übertragungsleitung (Seil 15) zur Erdoberfläche bewirken würde. Eine Einstellung auf 400 keV ist passend. Der Ausgang des Diskriminators 33 am Leiter 34 ist zum UND Glied 29 UND-geschaltet, das entweder eine Gleichspannung über den Leiter 35 von der Oberfläche oder einen Spannungsimpuls über den Leiter 36 von der Taktgeber- und Folgeschaltung 37 erhält, was durch den Schalter 5 1 in Fig. 3 und durch den Taktgeber- und Folgeschaltung 37 in Fig0 2 bestimmt wird.This crystal is an amine photomultiplier tube (Model No. 4518 of Radio Corporation of America). Such a combination of crystal and photomultiplier tube can provide 7.5-8.5% resolution for the 660 keV cesium-137 tip to have. The detection system 13 is arranged in a Dewar's vessel or in another Way protected against the high temperatures that occur in Böhrlochern. The exit this the detection system 13 forming the combination is to one inside the underground Electronics part 25 arranged amplifier 30 connected. The output of the amplifier 30 is connected to a linear AND gate circuit 32 via a 400 nsec delay line and also connected to a discriminator 33. The latter serves to provide impulses with an amplitude below a selectable threshold to excrete what otherwise an accumulation in the transmission line (rope 15) to the earth's surface would effect. A setting of 400 keV is suitable. The output of the discriminator 33 on conductor 34 is AND-connected to AND element 29, which is either a DC voltage via conductor 35 from the surface or a voltage pulse across the conductor 36 from the clock and sequence circuit 37 receives what is determined by the switch 5 1 in 3 and is determined by the clock and sequence circuit 37 in FIG.

Der Ausgang des ÜND-Glieds 29 blendet die lineare Torschaltung 32 ein, Da es sich bei der Torschaltung 32 um eine solche linearer Art -im Gegensatz zu einer logischen Torschaltung- handelte nähert sich ihr Ausgang sehr stark wenigstens einem ihrer Eingänge,, was in diesem Beispiel die verzögerte Folge der erkannten Impulse von der Verzögerungsleitung 31 ist. Die Fühl- oder Nachweisimpulse vom Verstärker 30 haben nominell jeweils eine Länge von 1,2 µsec. Die Diskriminatorausgangsimpulse haben nominell jeweils eine Länge von 1-,8 JA,sec. Durch Anwendung der 400 nsec-Verzögerung (Verzögerungsleitung 31) wird auf diese Weise die linerare Torschaltung 32 durch das UND-Glied 29 geöffnet, um den Nachweisimpuls von der Verzögerungsleitung zu empfangen, bevor ein Impuls die Torschaltung 32 erreicht, und sie wird nach dessen Abgang geschlossen. Hierbei ist selbstverständlich angenommen, daß der Nachweisimpuls eine Amplitude hat, die bezeichnend ist für einen Gammastrahl mit einer Energie größer als 400 keV, und daß der Diskriminatorausgang, wie vorher beschrieben, UND-geschaltet ist, und zwar entweder von der Oberfläche oder von der Taktgeber- und Folgeschaltung 37 her.The output of the ÜND element 29 masks the linear gate circuit 32 a, since the gate circuit 32 is of such a linear type - in contrast to a logical gate-acted its exit at least very closely approaches one of its inputs, which in this example is the delayed sequence of the detected Pulses from delay line 31 is. The sense or detection pulses from the amplifier 30 nominally each have a length of 1.2 microseconds. The discriminator output pulses nominally each have a length of 1-, 8 JA, sec. Using the 400 nsec delay In this way, the linear gate circuit 32 becomes through (delay line 31) the AND gate 29 opened to the detection pulse from the delay line received before a pulse reaches the gate circuit 32, and it is after it Exit closed. It is of course assumed here that the detection pulse has an amplitude indicative of a gamma ray with energy greater than 400 keV, and that the discriminator output, as previously described, is AND-connected either from the surface or from the clock and sequencer 37 ago.

Der Ausgang der linearen Torschaltung 32 liegt an einem integrierenden Verstärker~38, der eine Verstärkung und Übertragung zur Oberfläche über das Seil 15' bewirkt. Der Grund für die Verwendung eines integrierenden Verstärkers liegt darin, die Impulse leicht zu dehnen, beispielweise bis auf etwa 3 osec. Jedoch wird in Abhängigkeit von der Seil- bzw. The output of the linear gate circuit 32 is at an integrating Amplifier ~ 38, which provides amplification and transmission to the surface via the rope 15 'causes. The reason for using an integrating amplifier is in stretching the impulses slightly, for example to about 3 osec. However, will depending on the rope or

Kabellänge und von der Hochfrequenzempfindlichkeit j eder -Impul s durch die Zeit, die er bis zum Erreichen der Oberfläche braucht, etwa 12» sec lang. Diese zusätzliche Dehnung der Impulse erfordert ferner die Anwendung der 400 keV-Dlskriminatorschaltung, die vorher erwähnt wurde, um die Zufälligkeiten im Anhäufen der Impulse im Kabel 15 zu vermindern.Cable length and the high frequency sensitivity of each pulse by the time it takes to reach the surface, about twelve seconds. This additional stretching of the pulses also requires the use of the 400 keV discriminator circuit, which was mentioned earlier about the randomnesses in the accumulation of impulses in the cable 15 to decrease.

Ein über den Leiter 41 im Seil 15 von der Oberfläche gesteuerter Ledex-Schalter 40 wählt die Arbeitsfrequenz - entweder 400 oder 1000 Hz -, indem er die Taktgeber- und Folgeschaltung 37 steuert. Damit steuert ersichtlich duese Schaltung 37 unter der Winwirkung des Ledex-Schalters 40 den Hochspannungsimpulsgeber 42 für die Neutronenquelle 14 (was im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 noch näher beschrieben werden wird), das UND-Glied 29 (und damit die lineare Torschaltung 32) und den integrierenden Leitungsverstärker 38, indem sie die Arbeitsweise des Systems bestimmt.A Ledex switch controlled from the surface via the conductor 41 in the rope 15 40 selects the working frequency - either 400 or 1000 Hz - by setting the clock and sequencer 37 controls. Thus, you can see that this circuit 37 is understeering the winch effect of the Ledex switch 40, the high-voltage pulse generator 42 for the neutron source 14 (which will be described in more detail in connection with FIGS. 6 and 7), the AND gate 29 (and thus the linear gate circuit 32) and the integrating Line amplifier 38 by determining the operation of the system.

In einem Betriebsfall des Systems, der als die pulsierende Arbeitsweise oder Schwingungsart bezeichnet werden kann, arbeitet der Taktgeber 37 mit 1000 Hz, und es wird ein geformter Synchronisierimpuls über den Leiter 47 vom Taktgeber 37 dem Leitungsverstärker 38 zugeführt. Hierbei bestehen die Steuersignale für das UND-Glied 29 aus dem Ausgang des Diskriminators 33 und aus einer Gleichspannung von der Erdoberfläche über den Leiter 35. Damit werden alle Impulse vom Nachweissystem 13 oberhalb der 400 keV-Schwelle und die Synchronisierimpulse verstärkt und zur Oberfläche übertragen. Bei dieser Betriebsweise betätigt der Synchronisierimpuls auch einen Hochspannungsimpulsgeber, der dazu dient, den Neutronenausgang der Neutronenquelle 14 auf der Taktgeberfrequenz zu pulsen, z.B. auf 1000 Hz, wie in der US-PS 3 309 522 beschrieben ist.In a case of operation of the system that is called the pulsating mode of operation or vibration type can be designated, the clock 37 works with 1000 Hz, and there is a shaped sync pulse via conductor 47 from clock 37 the line amplifier 38 is supplied. The control signals for the AND gate 29 from the output of the discriminator 33 and from a DC voltage from the earth's surface via the conductor 35. This means that all impulses from the detection system 13 above the 400 keV threshold and the synchronization pulses are amplified and used for Transfer surface. In this mode of operation, the synchronizing pulse is activated also a high voltage pulse generator, which serves to control the neutron output of the neutron source 14 to pulse at the clock frequency, e.g. at 1000 Hz, as in U.S. Patent 3,309 522 is described.

In einem anderen Betriebsfall, der als die Arbeitsweise mit eingeschwungenem Zustand bezeichnet werden kann, werden der Taktgeber 37 und der Hochspannungsimpulsgeber 42 abgeschaltet, was, wie später erläutert werden wird, dazu führt, daß die Neutronenquelle 14 fortlaufend Neutronene emittiert. Bei dieser Arbeitsweise wird das UND-Glied 29 durch den Diskriminator 33 und eine Gleichspannung auf dem Leiter 35 von der Oberfläche gesteuert, und alle Nachweisimpulse oberhalb der 400 keV-Schwelle werden zur Oberfläche übertragen.In a different operating case than the method of working with steady-state State can be designated, the clock 37 and the high voltage pulse generator 42 turned off, which, as will be explained later, results in the neutron source 14 continuously emitted neutrons. In this way of working, the AND element becomes 29 through the discriminator 33 and a DC voltage on the conductor 35 from the Surface controlled, and all detection pulses above the 400 keV threshold are transferred to the surface.

Um Gammastrahlen aufgrund von inelastischer Streuung schneller Neutronen selektiv zu erkennen ist eine Methode - mit gepulster Quelle - bekannt wobei die Quelle bei 1000 Hz pulsiert und nur während des Impulses erzeugte Gammastrahlen ausgewählt werden Inaerhalb der Taktgeber- und Folgeschaltung 37 treibt der Taktgeberimpuls zwei kaskadengeschaltete Univibratoren, um einen 5 Xsec-Impuls zu erzeugen, der mit dem Ausgangsimpuls der Neutronenquelle synchronisiert ist. Dabei steuern der 5 >*sec-Impuls und der Ausgang des Diskriminators 33 das UND-Glied 29. Das zur Oberfläche geschickte Gammastrahlen spektrum besteht aus Impulsen, die, über dem 400 keV-Diskriminatorpegel liegen und während des Intervalls von 5 ptsec auftreten.Around gamma rays due to inelastic scattering of fast neutrons One method - with a pulsed source - is known to be selective, whereby the Source pulsed at 1000 Hz and gamma rays generated only during the pulse are selected Inaerhalb the clock and sequence circuit 37 drives the clock pulse two cascaded univibrators to generate a 5 Xsec pulse that is synchronized with the output pulse of the neutron source. The 5> * sec pulse and the output of the discriminator 33 the AND gate 29. The for Surface sent gamma-ray spectrum consists of impulses, which, above the 400 keV discriminator level and occur during the interval of 5 ptsec.

Diese Impulse werden an einen Mehrkanalanalysator und/oder einen Einkanalanalysator' für die Aufzeichnung gekoppelt.These pulses are sent to a multi-channel analyzer and / or a single-channel analyzer coupled for recording.

Diese bekannte Art des Messens von Gammastrahlen aus einer inelastischen Streuung wirft jedoch mehrere Probleme auf.This known way of measuring gamma rays from an inelastic However, dispersion poses several problems.

Um diese auszuschalten, wird die Methode gemäß der Erfindung zur Anwendung gebracht, die man als "Subtraktionsmethode" bezeichnen kann.In order to eliminate this, the method according to the invention is used brought, which can be called the "subtraction method".

In ihrer bevorzugten Ausführungsform weist die Subtraktionsmethode unabhängige Messungen in jedem von zwei Teilen eines zusammengesetzten Zyklus auf, wobei die Neutronenquelle abwechselnd im pulsierenden und im eingeschwungenen Zustand arbeitet. Vorzugsweise ist der Zyklus der Quelle der folgende: Zuerst wird ein sehr kurzer Stoß von Neutronen, z.B. 5 µsec, emittiert dem eine Ruheperiode folgt, die ausreichend lang ist, so daß für alle Neutronen Zeit vorhanden ist, eingefangen zu werden; das Nachweissystem ist während dieser gesamten Ruheperiode in Tätigkeit. Dann beginnt die Quelle, Neutronen in einem konstant gleichbleibenden Maß zu emittieren. Nachdem diese Emission einige Zeit angedauert hat, wird sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt haben so daß das lqaß der Neutronenemission gleich dem Maß des Neutroneneinfangs sein wird. Zu einem Zeitpunkt, da dieser Gleichgewichtszustand in irgendeinem betroffennen Medium sich eingestellt hat, wird das Nachweissystem in Tätigkeit gesetzt, das für ein Meßintervail tätig bleibt, welches der Zeitdauer der vorerwähnten Ruheperiode gleich ist. Das Maß der Neutronenemission-im stab-slen oder eingeschwungenen Zustand soll gerade so sein, daß während des Meßintervalls die Anzahl der von der Quelle emittierten Neutronen genau gleich der Anzahl der während des Neutronenstoßes emittierten ist.In its preferred embodiment, the subtraction method take independent measurements in each of two parts of a composite cycle, whereby the neutron source alternates in the pulsating and in the steady state is working. Preferably the cycle of the source is as follows: First a very short burst of neutrons, e.g. 5 µsec, emits a period of rest which is sufficiently long that there is time for all neutrons to be captured to become; the detection system is in operation during this entire rest period. Then the source begins to emit neutrons in a constant constant amount. After this emission has lasted for some time, a state of equilibrium will emerge have adjusted so that the amount of neutron emission equals the amount of neutron capture will be. At a time when this state of equilibrium is affected in some way Medium has set itself, the detection system is put into action, which for a measuring interval remains active, which corresponds to the duration of the aforementioned rest period is equal to. The amount of neutron emission - in the stable or steady state should just be such that during the measurement interval the number of from the source The number of neutrons emitted is exactly the same as the number emitted during the neutron collision is.

An dieses Meßintervall soll sich vorzugsweise ein Zeitraum anschließen, in dem die Quelle in Ruhe ist. Während des letzteren Zeitraumes zerfallen die thermischen Neutronen so daß sie bei der nachfolgenden Messung nicht in Erscheinung treten. Der "ideale" Meßzyklus ist in Fig. 5A bildlich dargestellt. Anschließend an den kurzen Neutronenimpuls von beispielsweise 524sed Dauer, beginnt die Ruheperiode J, die etwa 1000 -2000 >vsec dauert. Dann beginnt die Neutronenquelle, Neutronen auf einem konstanten Pegel zu-emittierere Während der Periode K kommen das MaB der Neutronenemission und das des Einfangs zum Gleichgewicht. Die Periode L, die dieselbe Dauer haben soll wie die Periode J, dient als das Nachweisintervall bei stabilem Zustand. Obwohl es nicht maßstäblich gezeichnet ist, ist klar, daß die Anzahl der während der Periode L emittierten Neutronen gleich der Anzahl der während des Impulses P emittierten sein soll. Der Zeitraum K soll gleich der zweiten Ruheperiode M sein, und beide haben vorzugsweise eine Dauer von 400 - 1000 µsec.This measuring interval should preferably be followed by a period in which the source is at rest. During the latter period, the thermal break down Neutrons so that they do not appear in the subsequent measurement. The "ideal" measurement cycle is depicted in FIG. 5A. Subsequently to the short neutron pulse of, for example, 524sed duration, the rest period begins J, which takes about 1000-2000> vsec. Then the neutron source begins, neutrons to be emitted at a constant level During the period K the measure of Neutron emission and that of capture to equilibrium. The period L, the same Should have duration like the period J, serves as the detection interval in the case of stable State. Although it is not drawn to scale, it is clear that the number of neutrons emitted during period L equal to the number of neutrons emitted during the pulse P should be emitted. The period K should be equal to the second rest period M, and both preferably have a duration of 400-1000 microseconds.

Wenngleich die Fig. 5A den bevorzugten oder "idealen" Meßzyklus zeigt, so hat sich ein weniger ausgeklügelter, vereinfachter Zyklus als zufriedenstellende Ergebnisse liefernd erwiesen.Although FIG. 5A shows the preferred or "ideal" measurement cycle shows, so a less sophisticated, simplified cycle has proven to be satisfactory Proven to deliver results.

Ein Teil der vereinfachten Subtraktionsmethode arbeitet folgendermaßen, wobei wieder auf Fig. 2 Bezug genommen wird: Der Ledex-Schalter 40 wird veranlaßt, den Taktgeber mit 400 Hz arbeiten zu lassen, der Synchronisierimpuls wird zum Leitungsverstärker 38 übertragen und die Neutronenquelle 14 wird mit der Taktgeberfrequenz von 400 Hz gepulst. Das UKD-Glied 29 wird durch den Diskriminator 33 und die am Leiter 35 liegende Gleichspannung von der Oberfläche gesteuert. Alle Impulse oberhalb der Diskriminatorschwelle (400 keV) werden zur Oberfläche mit dem Synchronisierimpuls von der Taktgeber- und Folgeschaltung 37 übertragen. Wie noch im Zusammenhang mit den Fig 5 6 und 7 naher erläutert werden wird, ist die Quelle 14 so eingereichtet, daß sie alle 2500 µsec einen Neutronenstoß abgibt, dem eine Ruheperiode von 1000 - 1200 >vsec folgt. Am Ende der Ruheperiode wird die Quelle 14 auf eine Emission von Neutronen im eingeschwungenen, d.h.kontinuierlichen, Zustand eingestellt, so daß im wesentlichen die gleiche Anzahl von Neutronen während des Restes des Zyklus vor dem nächsten Neutronenstoß emittiert wird, wie sie während jedes Neutronenstoßes emittiert wird. Das bedeutet, daß die Burchschnittsanzahl an während der Impulse emittierten Neutronen die gleiche sein wird wie die Anzahl der während der Intervalle mit eingeschwungenem Zustand emittierten Neutronen.Part of the simplified subtraction method works as follows, with reference again to FIG. 2: The Ledex switch 40 is caused to Let the clock work with 400 Hz, the synchronization pulse becomes a line amplifier 38 is transmitted and the neutron source 14 is set at the clock frequency of 400 Hz pulsed. The UKD element 29 is controlled by the discriminator 33 and the conductor 35 DC voltage controlled by the surface. All impulses above the Discriminator thresholds (400 keV) become the surface with the synchronization pulse from the clock and sequence circuit 37 transmitted. As in connection with 5, 6 and 7 will be explained in more detail, the source 14 is presented in such a way that that it emits a neutron blast every 2500 µsec, to which a resting period of 1000 - 1200> vsec follows. At the end of the dormant period, the source 14 will emit set of neutrons in the steady, i.e. continuous, state, see above that essentially the same number of neutrons during the rest of the cycle is emitted before the next neutron collision, as it is during each neutron collision is emitted. This means that the average number of times during the pulses emitted neutrons will be the same as the number of during the intervals neutrons emitted with a steady state.

Die Fig. 3 zeigt ein Teil 19a der Oberflächenelektronik 19 für die Verwendung des Systems für verschiedene Untersuchungsvorgänge. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Leiter 43a und 43b, die elektrische dem Leiter 43 von Fig. 2 gleich sind, an die Bürsten 18 der Schleifringe 17 angeschlossen. Die Impulse am Leiter 43a (Fig. 3) werden durch den Verstärker 50 verstärkt und dann einer Amplitudensiebschaltung 51 zugeführt, deren Ausgang eine Torsteuerschaltung 52 betätigt. Die Ausgangsimpulse vom Verstärker 50 werden auch an eine lineare Torschaltung 53 gekoppelt, deren Ausgang an einem Einkanalanalysator 54 liegt, welcher seinerseits an einen Impulsfrequenzmesser 55 angeschlossen ist, der dann mit einer üblichen Aufzeichnungsvorrichtung 20 verbunden ist.Fig. 3 shows a part 19a of the surface electronics 19 for the Using the system for various investigative processes. As shown in FIG is the conductors 43a and 43b, the electrical is the same as the conductor 43 of FIG are connected to the brushes 18 of the slip rings 17. The impulses on the ladder 43a (Fig. 3) are amplified by amplifier 50 and then an amplitude filter circuit 51 supplied, the output of which actuates a gate control circuit 52. The output pulses from amplifier 50 are also coupled to a linear gate circuit 53, the output of which on a single-channel analyzer 54, which in turn is connected to a pulse frequency meter 55 which is then connected to a conventional recording device 20 is.

Die Torsteuerschaltung 52 ist an einen Mehrkanalanalysator 56 angeschlossen, der als Eingang die Impulse vom Verstärker 50 empfängt. Dieser Mehrkanalanalysator treibt dann ein Drucker/ Bandgerät 57 an. In Fig. 3 ist, wie auch in Fig. 4, die Steuerschaltung 46 für die Neutronenquelle 14 gezeigt, wobei die Steuerung über die Leiter 44, 45 erfolgt.The gate control circuit 52 is connected to a multi-channel analyzer 56, which receives the pulses from the amplifier 50 as an input. This multi-channel analyzer then drives a printer / tape device 57. In Fig. 3, as in Fig. 4, the Control circuit 46 for the neutron source 14 is shown, with control over the ladder 44, 45 takes place.

Bei der pulsierenden Arbeitsweise treibt das ahgetrennte Synchronsignal zwei kaskadengeschaltete Univibratoren innerhalb der Torsteuerschaltung 52, die die Verzögerung und die Länge des Signals iür die Steuerung der linearen Torschaltung 53 bestimmen. Damit kann nur derjenige Teil der erkannten Impulse vom Verstärker 50, der in ein vorbestimmtes, auf denSynchronisierimpuls folgendes Zeitintervall fällt, durch die lineare Torschaltung 53 zum Einkanalanalysator 549 Impulsfrequenzmesser 55 und Aufzeichnugsgerät 20 gelangen.In the pulsating mode of operation, the separated synchronous signal drives two cascaded univibrators within the gate control circuit 52, the the delay and the length of the signal for the control of the linear gate circuit 53 determine. This means that only that part of the recognized impulses can be transmitted by the amplifier 50, which occurs in a predetermined time interval following the synchronization pulse falls through the linear gate circuit 53 to the single channel analyzer 549 pulse frequency meter 55 and recording device 20 arrive.

Im Fall des Nehrkanalanalysators kann die Torsteuerschaltung 52 dazu dienen, den Mehrkanalanalysator 56 unmittelbar einzublenden.In the case of the multi-channel analyzer, the gate control circuit 52 can do this serve to display the multi-channel analyzer 56 directly.

Bei der Arbeitsweise mit eingeschwungenem Zustand werden die lineare Torschaltung 53, die Amplitudensiebschaltung 51 und die Torsteuerschaltung 5? umgangen, und alle Impulse vom Verstärker 50 werden aden Einkanalanalysator 54, den Impulsfrequenzmesser 55 und die Aufzeichnungsvorrichtung 20 gelegt. Auch werden alle Impulse vom Verstärker 50 dem Mehrkanalanalysator 56 und dem Drucker/Bandgerät 57 zugeführt.When working with the steady state, the linear Gate circuit 53, the amplitude filter circuit 51 and the gate control circuit 5? bypassed, and all pulses from amplifier 50 are sent to single channel analyzer 54, the pulse rate meter 55 and the recording device 20 are laid. Also all the impulses are from the amplifier 50 to the multi-channel analyzer 56 and the printer / tape device 57 supplied.

Ein abgeändertes System ist in Fig. 3A gezeigt, wobei die gewünschten Impulse in einer auf den Einkanalanalysator folgenden logischen Torschaltung abgetrennt werden und nicht in einer linearen, vor dem Einkanalanalysator liegenden Torschaltung.A modified system is shown in FIG. 3A, with the desired The pulses are separated in a logical gate circuit following the single-channel analyzer and not in a linear gate circuit in front of the single-channel analyzer.

Der Teil 19c der Oberflächenelektronik ist in den meisten Beziehungen dem Teil 19a von Fig. 3 gleich, ausgenommen ist, daß in Fig. 3A auf den Einkanalanalysator 54' das logische Intervallgatter 532 folgt.The part 19c of the surface electronics is in most respects the part 19a of Fig. 3 is the same, except that in Fig. 3A to the single-channel analyzer 54 'the logical interval gate 532 follows.

In Fig. 4 ist der Teil 19b der Oberflächenelektronik mehr im einzelnen gezeigt. Der Leiter 43 b ist an einen Verstärker ,50a angeschlossen, dessen-Ausgang eine Amplitudensiebschaitung 51a sowie einen ersten und einen zweiten Einkanalanalysator 60 bzw.In Fig. 4, the surface electronics portion 19b is more detailed shown. The conductor 43 b is connected to an amplifier 50 a, whose output an amplitude filter circuit 51a and first and second single channel analyzers 60 or

61 treibt. Die Amplitudensiebschaltung 51a triggert die Torsteuerschaltung 52a in gleichartiger Weise, wie das mit Bezug auf die Schaltungen 51 und 52 der Fig. 3 beschrieben wurde.61 drives. The amplitude filter circuit 51a triggers the gate control circuit 52a in a manner similar to that with respect to the circuits 51 and 52 of FIG Fig. 3 has been described.

Die Torsteuerschaltung 52a schließt zweiPaare von Univibratoren ein, so daß die Verzögerung und die Impulslänge der Taktsignale von der Torsteuerschaltung 52a bestimmt werden kann.The gate control circuit 52a includes two pairs of univibrators, so that the delay and the pulse length of the clock signals from the gate control circuit 52a can be determined.

Vorzugsweise sind die Ausgangsimpuls der Torsteuerschaltung 52a, die über die Leiter 64a, 64b an die intervallgatter 62, 63 gelangen, von gleicher Dauer, und zwar etwa 950 µsec; die eine Dauer beginnt unmittelbar auf die Beendigung des Neutronenstoßes, was in einer wirklichen Ausführungsform etwa 5 - 100 » ec nach der Zeit Null sein wird. Für Darstellungszwecke ist es ausreichend für dieses Tor, 50 µ sec nach dem Synchronisierimpuls zu beginnen, während die zweite Dauer 1450 µsec nach diesem Impuls beginnt. Die Torsteuerschaltung 52a ist in Fig. 8 näher erläutert. Das erste Paar von Multivibratoren 65,66 ist eingestellt, um ein erstes Intervall zu bilden, indem es einen Taktimpuls von 950 jwsec Länge erzeugt, der 50 µsec nach dem Synchronisierimpuls einsetzt. Das zweite Multivibratorpaar 67, 68 ist so eingestellt, daß es ein zweites Intervall bildet, indem es einen Taktimpuls von 950 j£,sec Länge erzeugt, der 1450 µsec nach dem Synchronisierimpuls einsetzt.Preferably, the output pulses of the gate control circuit 52a are the reach the interval gates 62, 63 via the conductors 64a, 64b, of the same duration, namely about 950 microseconds; the one duration begins immediately upon the termination of the Neutron impact, which in a real embodiment is about 5-100 »ec after the time will be zero. For illustration purposes it is sufficient for this gate, 50 µsec after the synchronization pulse, while the second duration is 1450 µsec after this pulse begins. The gate control circuit 52a is shown in greater detail in FIG explained. The first pair of multivibrators 65,66 is set to be a first Interval by generating a clock pulse of 950 jwsec length, the 50 µsec begins after the synchronization pulse. The second pair of multivibrators 67, 68 is set to form a second interval by using a clock pulse with a length of 950 j £, sec, which starts 1450 µsec after the synchronization pulse.

It-Betrieb ist der Einkanalanalysator eingestellt, daß er/soiche Impulse durchläßt, die von Gammastrahlen mit 4,4 MeV erzeugt worden sind. Das Intervallgatter 62 läßt alle jene ausgewählten Gammastrahlenimpulse, die innerhalb des ersten Intervalls auftreten, zum Impulsfrequenzmesser 70 passieren. Diejenigen Gammastrahlen, die eine Energie von.4,4 MeV haben und im zweiten Intervall auftreten, werden durch das Intervallgatter 62 dem Impulsfrequenzmesser 71 zugeführt.It mode, the single-channel analyzer is set so that it / soiche impulses which have been generated by gamma rays of 4.4 MeV. The interval gate 62 leaves all of those selected gamma-ray pulses that are within the first interval occur, pass to the pulse frequency meter 70. Those gamma rays that have an energy of 4.4 MeV and occur in the second interval the interval gate 62 is supplied to the pulse frequency meter 71.

In gleichartiger Weise wird der Einkanalanalysator 61 so eingestellt, daß er aufgrund von Gammastrahlen mit einer Energie von etwa 6,0 MeV erzeugte Impulse passieren läßt. Das Intervalls gatter 63 teilt diese in das erste und-zweite Intervall und leitet sie zu den Impulsfrequenzmessern 72 bzw. 73..In a similar way, the single-channel analyzer 61 is set so that that it is due to gamma rays with an energy of about 6.0 MeV generated pulses can pass. The interval gate 63 divides this into first and second interval and forwards them to the pulse frequency meters 72 and 73 ..

Die Ausgänge der Impulsfrequenzmesser 70,71 sind an die Subtraktionsschaltung 74 angeschlossen, in der die vom Impulsfrequenzmesser 70 gezählten Impulse von den imlmpulsfrequenzmesser 71 gezählten Impulsen subtrahiert werden. In gleichartiger Weise bewirkt~die Subtraktionsschaltung 75 eine Subtraktion der vom Impulsfrequenzmesser 72 gezählten Impulse von denen, die im Impulsfrequenzmesser 73 gezählt wurden. Die Ausgänge der Subtraktionsschaltungen 74,75 sind jeweils an ein Verhältnisglied 76 wie auch an die Aufzeichnungsvorrichtung 20 die in Übereinstimmung zur Tiefe im Bohrloch betrieben wird, wie zu Fig. 1 erläutert wurde, gekoppelt. Das Verhältnisglied 76 liefert ein Kohlenstoff/Sauerstoff-Verhältnis, das ebenfalls imRecorder 20 aufgezeichnet wird.The outputs of the pulse frequency meters 70, 71 are to the subtraction circuit 74 connected, in which the pulses counted by the pulse frequency meter 70 from the counted pulses in the pulse rate meter 71 are subtracted. In similar Thus, the subtraction circuit 75 causes the subtraction from the pulse frequency meter 72 counted pulses of those that were counted in the pulse frequency meter 73. the Outputs of the subtraction circuits 74, 75 are each to a ratio element 76 as well as to the recording device 20 which corresponds to the depth im Borehole is operated, as was explained in relation to FIG. 1, coupled. The ratio element 76 provides a carbon / oxygen ratio which is also recorded in recorder 20 will.

Wie schon erwähnt wurde, liegt eine derwesentlichen Schwierigkeiten für die Messung der Sauerstoff- und Kohlenstoff-Gammstrahlen, die aus einer inelastischen Streuung herrühren, in der Tatsache, daß einige Anlagerungs-Gammastrahlen Energien haben, die sehr dicht an denen von Kohlenstoff und Sauerstoff liegen. So haben z.B. die Kohlen- und Sauerstoff-Gamxstrahlen, die von Interesse sind, Energiespitzen von 4,4 bzw. 6,1 MeV, Kalzium-Anlagerungs-Gammastrahlen solche von 6,4 MeV, während Eisen-Anlagerungs-Gammastrahlen Energien von 5,0 MeV und auch von 7,6 MeV haben, um nur einige zu nennen. Es wurde jedoch gefunden, daß durch Verwendung einer gepulsten Neutronenquelle in Verbindung mit einer solchen von eingeschwungenem, kontinuierlichen Zustand die Anlagerungs-Gammastrahlen aus den Berechnungen eliminiert werden.As has already been mentioned, one of the major difficulties lies for the measurement of the oxygen and carbon gamma rays emanating from an inelastic Scattering arise in the fact that some attachment gamma rays energies very close to those of carbon and oxygen. E.g. the carbon and oxygen gamx rays of interest are energy peaks of 4.4 and 6.1 MeV, respectively, calcium attachment gamma rays those of 6.4 MeV, while Iron attachment gamma rays have energies of 5.0 MeV and also 7.6 MeV, to name just a few. It has been found, however, that by using a pulsed Neutron source in connection with such a steady, continuous State the attachment gamma rays are eliminated from the calculations.

Während des ersten Intervalls, das 50 j'sec nach dem Neutronenstoß von der gepulsten Quelle beginnt, werden die Anlagerungs-Gammastrahlen gemessen. Während des zweiten Intervalls, das im eingeschwungenen Zustand der Neutronenquelle auftritt, werden die Anlagerungs-Gammastrahlen und die Gammastrahlen aus der inelastischen Streuung gemessen. Durch Subtraktion der ersten Intervall-Messung von der zweiten Intervall-Messung werden dann nur die von der inelastischen Streuung herrührenden Gammastrahlen errechnet. Vorzugsweise soll bei dieser Arbeitsweise die Anzahl der während des ersten Intervalls auftretenden AnlagerungS-Gammastrahlen gleich der Anzahl der wäirend des zweiten Intervalls auftretenden Anlagerungs-Gammastrahl en sein Wenn jedoch die Anzahlen nicht gleich sind, dann kann die Länge der jeweiligen Intervalle normalisiert werden, z.B. durch Veränderung eines der Nachweisintervalle, was eine Vergleich#-mäßigung der Anagerungs-Gammastrahlen für die beiden Intervalle zum Ergebnis hate Ul jedoch die Notwendigkeit für eine solche Normalisierung der beiden Intervalle vermeiden zu können, ist es äußerst vorteilhaft, eine genau gleiche Anzahl der im einen und der im anderen Intervall auftretenden Anlagerungs-Gammastrahlen zu haben. Der einfachste Weg, eine solche Gleichheit an Anlagerungs-Gammastrahlen zu erhalten, ist fernerhin, daß die gleiche Anzahl von schnellen Neutronen die Formatiollen in Verbindung mit den Je welligen Intervallen bestrahlt.During the first interval, the 50 j'sec after the neutron impact starts from the pulsed source, the attachment gamma rays are measured. During the second interval, that is when the neutron source is steady occurs the attachment gamma rays and the gamma rays measured from the inelastic scattering. By subtracting the first interval measurement of the second interval measurement, only those of the inelastic scattering are then used resulting gamma rays are calculated. Preferably in this way of working the number of attachment S gamma rays that occurred during the first interval equal to the number of attachment gamma rays occurring during the second interval However, if the numbers are not the same, then the length of the respective Intervals are normalized, e.g. by changing one of the detection intervals, which is a comparative mitigation of the angling gamma rays for the two intervals as a result, however, Ul had the need for such a normalization of the To be able to avoid both intervals, it is extremely beneficial to have an exactly the same one Number of attachment gamma rays occurring in one interval and in the other to have. The easiest way to get such equality of attachment gamma rays Furthermore, it is possible to obtain that the same number of fast neutrons forms the format irradiated in connection with the wavy intervals.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine' Neutronenquelle 14" die dazu dient, die Formationen zu bestrahlen, und zwar mit einem ersten kurzen Stoß von schnellen Neutronen, auf den eine Ruheperiode folgt, an die sich wiederum eine Emission von schnellen Neutronen in einem eingeschwungenen Zustand im gewünschten Maß anschließt, wonach die Quelle erneut gepulst und der Zyklus wiederholt wird0 Der Gegenstand der Fig. 6 und 7 ist in der US-PS 9 309 522 vollständig beschrieben, nicht jedoch die besondere Betrieb weise der Ne'utronenquelle, wie sie bei der vorliegenden Erfindung ins Auge gefaßt ist. Deshalb soll diese Betriebsweise näher betrachtet werden.6 and 7 show a 'neutron source 14' which is used to irradiate the formations with a first short burst of swifts Neutrons followed by a period of rest followed by an emission of connects fast neutrons in a steady state to the desired extent, after which the source is pulsed again and the cycle is repeated 0 the object 6 and 7 is fully described in US Pat. No. 9,309,522, but not the special mode of operation of the ne'utron source, as in the present invention is envisaged. Therefore this mode of operation should be examined more closely.

Die Neutronenquelle 14 (Fig. 6) enthält eine Beschleunigungsröhre 90 mit einer Anode 91 sowie einer Kathode 92 und ferner eine Atmosphäre aus entweder Deuterium oder Tritium (oder aus einer Mischung dieser.). Ferner weist die Neutronenquelle 14 einen durch einen Riemen getriebenen Influenzgenerator 93 auf, z.B. einen bekannten Van-de-Graaf-Hochspannungsgenerator.The neutron source 14 (Fig. 6) contains an acceleration tube 90 with an anode 91 and a cathode 92 and also an atmosphere of either Deuterium or Tritium (or from a mixture of these.). Further the neutron source 14 includes an induction generator driven by a belt 93, e.g. a well-known Van de Graaf high-voltage generator.

Eine gürtelförmige Fangelektrode 94, die im allgemeinen auss einem dünnen Titanstreifen besteht und entweder mit Deuterium oder Tritium oder einer Mischung aus beiden imprägniert ist, ist an der Innenseite der Neutronenquelle 14 in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie die Anode 91 und Kathode 92 ringförmig umschließt. Zwischen der Fangelektrode 94 und der Kathode 92 sind eine oder mehrere Elektroden angeordnet, die im allgemeinen als die Bremsringe.95 bezeichnet sind0 Ein Impulsgenerator 42 ist an die Bremsringe 95 über einen Kopplungskondensator 102 angeschlossen, Letztere hat vorzugsweise eine große Kapazität in bezug zur Elektrodenkapazität zwischen den Bremsringen 95 und der Kathode 92, die nachfolgend als C1 bezeichnet wird. Der Impulsgenerator 42 ist in der Lage, den Bremsringen 95 über den Konsensator 102 eine Folge von negativen Impulsen mit einer festen, vorbestimmten Frequenz oder in einem von der an der Oberfläche befindlichen Steuerschaltung 46 besteimmten, über die Leiter 44,45 eingeführten Maß zuzuleiten.A belt-shaped target electrode 94, which generally consists of a thin strips of titanium and with either deuterium or tritium or a Mixture of the two is impregnated is on the inside of the neutron source 14 formed in such a way as to make the anode 91 and cathode 92 annular encloses. There are one or more between the targeting electrode 94 and the cathode 92 Electrodes arranged, generally referred to as the brake rings.950 A pulse generator 42 is connected to the brake rings 95 via a coupling capacitor 102 connected, the latter preferably has a large capacity in relation to the electrode capacity between the brake rings 95 and the cathode 92, hereinafter referred to as C1 will. The pulse generator 42 is able to control the brake rings 95 via the consensator 102 a sequence of negative pulses with a fixed, predetermined frequency or in one determined by the surface control circuit 46, on the ladder 44,45 introduced dimension.

Wie in der oben erwähnten US-PS 3 309 522 ausgeführt ist, bewirkt die Anwendung des negativen Impulses durch den Generator 42, daß die Neutronenquelle 14 einen kurzen Neutronenstoß emittiert. Die Größe des optimalen Impulses von dem Generator im gepulsten Betrieb der Quelle ist abhängig von verschiedenen Faktoren, insbesondere vom Van-de-Graaf-Strom, von der erwünschten Folgefrequenz der Quelle und von der Dauer der Neutronenimpulse der Quelle. Beispielsweise erzeugt ein Van-de-Graaf-Strom von 30UA bei einem für 20,,sec angelegten negativen Impuls zwischen 3000 und 4500 V einen Ionenstromimpuls von 20 ,4,sec Dauer, der im wesentlichen die zwischen der Anode 91 und Kathode 92 bestehende Kapazität C2 sich entladen läßt. Nachdem ein Impuls dieser Art aufgetreten ist, wird kein Ionisationsstrom über dem Ionisationsspalt auftreten, bis ein anderer negativer Impuls vomTmpulsgenerator 42 zugeführt wird oder bis der Influenzgenerator im Wiederaufladen von C2 auf dessenSchwelleepotential Erfolg hat. Mit einem Ladestrom des Influenzgenerators von 30 A oder weniger wurde gefunden, daß das bei einer Ionenbeschleunigungsröhre der angegebenen Art nicht für etwa 1000ec geschieht. Auf diese Weise ist die Quelle 14 durch Aufbringen eines negativen Impulses durch den Impulsgenerator 42 zu allen 1000ffi4sec gehalten, kurze Stöße von schnellen Neutronen alle 1000 sec zu emittieren, wobei keine Neutronen während des Intervalls zwischen den Impulsen emittiert werden.As set out in the aforementioned U.S. Patent No. 3,309,522 the application of the negative pulse by the generator 42 that the neutron source 14 emits a short burst of neutrons. The size of the optimal impulse from that Generator in pulsed operation of the source depends on various factors, especially from the Van de Graaf current, from the desired repetition frequency of the source and the duration of the source's neutron pulses. For example, a Van de Graaf generates electricity of 30UA with a negative pulse between 3000 and 4500 applied for 20,, sec V an ion current pulse of 20.4, sec duration, which is essentially that between the Anode 91 and cathode 92 existing capacitance C2 can be discharged. After a If this type of pulse has occurred, there is no ionization current across the ionization gap occur until another negative pulse is supplied from pulse generator 42 or until the induction generator in recharging C2 to its threshold potential Has success. With a charging current of the induction generator of 30 A or less found that this is not the case with an ion acceleration tube of the type specified happens for about 1000ec. In this way, the source 14 is by applying a negative pulse held by the pulse generator 42 at every 1000ffi4sec, short Emitting bursts of fast neutrons every 1000 sec, with no neutrons be emitted during the interval between the pulses.

Es ist klar, daß die verschiedenen Kapazitäten zwischen den Elketroden in der Neutronenquelle 14 durch den Betrieb des Influenzgenerators 93 alle zueinander in ihrer Größe bezogen sind und daß sie in ihrer Größe entsprechend Veränderungen in einer oder mehreren dieser Kapazitäten unterschiedlich sein können.It is clear that the different capacities between the electrodes in the neutron source 14 by the operation of the influence generator 93 all to one another are related in size and that they change in size accordingly may be different in one or more of these capacities.

So können alternative Ausbildungen der in Fig. 6 gezeigten Neutronenquelle geschaffen werden, indem man "Trigger"-Impulse, und zwar andere als C1 auf eine oder mehrere der zwischen den Elektroden bestehenden Kapazitäten anwendet. Als Beispiel zeigt die Eg. 7 eine Abänderung der Schaltung und des Systems von Fig. 6, wobei eine Hilfselektrode 110 innerhalb des Influenzgenerators 93 gegenüber der Hohlelektrode 111 und nahe der Wand des Behälters 112 des Influenzgenerators gehalten ist.Alternative designs of the neutron source shown in FIG can be created by adding "trigger" pulses, other than C1 to one or uses several of the capacities existing between the electrodes. As an an example shows the Eg. 7 shows a modification of the circuit and system of FIG. 6, wherein an auxiliary electrode 110 within the influence generator 93 opposite the hollow electrode 111 and is held near the wall of the container 112 of the influence generator.

Diese Hilfselektrode 110 ist vorzugsweise gegenüber dem Behälter 112, der an Erdpotential-liegt, durch einen Isolierkörper 113 isoliert und mit einem Impulsgenerator 114 verbunden. Letzter kann positive Impulse für die Elektrode 110 in einer analogen Weise, wie vorher zu Fig. 6 erläutert worden ist, erzeugen. Es ist der Fig. 7 zu entnehmen, daß der Impulsgenerator 114 ebenfalls dem Kppplungskondensator 102 der Bremsringschaltung in der Fig. 6 gezeigten Weise einen negativen Trigger-Impuls zuführen kann, der selbstverständlich zugleich mit dem Anlegen des positiven Impulses an die Hilfselektrode 110 auftreten soll.This auxiliary electrode 110 is preferably opposite the container 112, which is at ground potential, isolated by an insulating body 113 and with a Pulse generator 114 connected. The latter can be positive pulses for the electrode 110 in a manner analogous to that previously explained with respect to FIG. 6. It 7 it can be seen that the pulse generator 114 is also the coupling capacitor 102 of the brake ring circuit in the manner shown in FIG. 6 a negative trigger pulse can supply, which of course at the same time with the application of the positive impulse to the auxiliary electrode 110 should occur.

Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, daß der negative Impuls vom Impulsgenerator 114 geliefert wird, sondern er kann von einer eigenen Impuls quelle erzeugt werden.However, it is not absolutely necessary that the negative impulse from Pulse generator 114 is supplied, but it can source from its own pulse be generated.

522 Wie in der US-PS 3 309/als Vorsichtsnaßnnhme erwähnt wurde, beginnt jedoch die beschriebene Quelle 14, Neutronen zu emittieren, wenn die Impulse vom Generator 42 (Fig. 6) oder 114 (Fig. 7) zeitlich einen zu großen Abstand haben.522 As noted in U.S. Patent 3,309 / as a precaution, begins however, the described source 14 to emit neutrons when the pulses from Generator 42 (FIG. 6) or 114 (FIG. 7) are too far apart in time.

Die vorliegende Erfindung macht von dieser Erscheinung, die bisher nur als ein unerwünschtes Merkmal angesehen wurde, Gebrauch.The present invention makes from this phenomenon the heretofore was only viewed as an undesirable trait, use.

Im Betrieb wird, insbesondere mit der Oberflächenelektronik 19b von Fig. 4, das System auf einen Betrieb mit 400 Hz eingestellt, wobei die Quelle 14 somit alle 250021sec einen kurzen Neutronenstoß emittiert. Bei richtiger Eintellung des Van-de-Graaf-Ladestroms und der Amplitude sowie Länge des Impulses vom Generator 42 uder 114 beginnt die Quelle 14, kontinuierlich schnelle Neutronen bei etwa 1000CLL;ec, nachdem der Impuls vom Generator 42 anliegt , zu erzeugen.In operation, in particular with the surface electronics 19b of 4, the system is set to operate at 400 Hz with the source 14 thus emitting a short neutron burst every 250021sec. With the right setting the Van de Graaf charging current and the amplitude and length of the pulse from the generator 42 uder 114 begins the source 14, continuously fast neutrons at about 1000CLL; ec, after the pulse from generator 42 is applied.

Dieser Vorgang ist in Fig. 5 graphisch dargestellt, worin die Gesamtzahl der emittierten schnellen Neutronen gegenüber dem Zeitzyklus des Systems aufgetragen ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß die gleichen Zeitintervalle A und B zusammen gleich 1900 sec sind, während diese Intervalle zusammen mit der Impulsdauer und dem Intervall zwischen A und B etwa 2500 » sec ausmachen. Der Beginn des Intervalls A fällt mit dem Abschluß des Pulsens der Quelle 14 zusammen, d.h. mit dem auftretenden Stoß 120 an Neutronen. Das Intervall B beginnt, nachdem die Quelle 14 anfängt, kontinuierlich Neutronen in einem Fiß zu emittieren, das die Gesamtzahl der während des stabilen Zustandintervalls B emittierten Neutronen der Anzahl der im gepulsten Stoß 120 emittierten Neutronen gleich werden läßt. Wie vorher erwähnt wurde, können, wenn es gewünscht oder aufgrund der Verwendung einer Quelle, wobei die Anzahl der Neutronen im stabilen Zustand nicht gleich der Anzahl der gepulsten Neutronen ist, notwendig ist, die Schaltkreise normalisiert werden, z.B. durch Veränderung der Torimpulslänge im Nachweis- und/oder Verarbeitungskreis. Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Quelle erfordert jedoch im allgemeinen wegen der-Ent ladungskennwerte dieser speziellen Art einer Quelle keinen Normalisierungskreis. Aufgrund des Impulses vom Generator 42 wird bei 2500ec ein weiterer kurzer Neutronenstoß 121 emittiert.This process is shown graphically in Figure 5, wherein the total number of the emitted fast neutrons plotted against the time cycle of the system is. For example, assume that the same time intervals A and B together are equal to 1900 sec, while these intervals together with the pulse duration and make up the interval between A and B about 2500 »sec. The beginning of the interval A coincides with the completion of the pulsing of source 14, i.e. when it occurs Collision 120 of neutrons. The interval B begins after the source 14 begins continuously To emit neutrons in a river, which is the total number of during the stable State interval B of the number of neutrons emitted in the pulsed collision 120 Makes neutrons equal. As mentioned earlier, you can if desired or due to the use of a source, the number of neutrons being stable State is not equal to the number of pulsed neutrons, which is necessary Circuits are normalized, e.g. by changing the gate pulse length in the detection and / or processing circle. However, the source shown in Figures 6 and 7 requires generally because of the discharge characteristics of this particular type of source none Normalization circle. Due to the impulse from the generator 42 another short neutron burst 121 is emitted at 2500ec.

In den Fig. SB und 5C ist ein anderer Zyklus graphisch dargestellt, der sich sehr stark dem idealen Zyklus von Fig.5A nähert. Die Taktimpulse vom Taktgeber 152 (Fig. 5D) werden in einer durch 22 teilenden Frequenzteilschaltung 151 geteilt, deren Ausgang die Synchronisierimpulse einblendet, die von der Torschaltung 155 den Hochspannungsimpulsgeber und den Leitung verstärker betreiben. Auf diese Weise pulsiert die Quelle für elf aufeinanderfolgende Taktgeberperioden (A,D,E...F) und sie beginnt dann, Neutronen in einem stabilen Zustandsverhältnis für die nächsten elf Taktgeberperioden zu emittieren, wobei die Emission mit stabilem Zustand am Punkt B etwa 1000 >tsec nach dem elften eingeblendeten Impuls beginnt, wie in Fig. 5C und Fig. SB gezeigt ist, und bis Punkt C anhält. Das Aufzeichnungsintervall dauert vom Punkt G bis zum Punkt H.Another cycle is graphically illustrated in FIGS. 5B and 5C, which very closely approaches the ideal cycle of Fig. 5A. The clock pulses from the clock generator 152 (Fig. 5D) are divided in a dividing frequency dividing circuit 151 by 22, the output of which fades in the synchronization pulses that are generated by the gate circuit 155 operate the high-voltage pulse generator and the line amplifier. In this way the source pulses for eleven consecutive clock periods (A, D, E ... F) and it then starts putting neutrons in a stable state for the next to emit eleven clock periods, the emission with steady state on Point B begins about 1000> tsec after the eleventh faded in pulse, as in 5C and 5B, and until point C stops. The recording interval lasts from point G to point H.

In Fig. 5D werden die eingeblendeten Synchronisierimpulse durch den Leitungsverstärker 150 verstärkt und zur Oberfläche über den Leiter 43\ibertragen. Der Ausgang der Frequenzteilschaltung 151 wird ebenfalls verstärkt und zur Oberfläche über den Leiter 156 übertragen.In Fig. 5D, the superimposed synchronization pulses by the Line amplifier 150 reinforced and transmitted to the surface via conductor 43. The output of the frequency dividing circuit 151 is also amplified and to the surface transmitted via conductor 156.

Es wird nun auf die Fig. 4A Bezug genommen. Die Synchronisiersignale werden von den Nachweis signalen in der Amplitudensiebschaltung 51a getrennt, und der Ausgang der durch 22 teilenden Frequenzteilschaltung wird im Steuersignalverstärker 154 verstärkt und geformt. Diese beiden Signale werden dann in der Torsteuerschaltung 153 zusammengelegt, um die Steuersignale für die Intervallgatter, die lineare Torschaltung und/oder den Mehrkanalanalysator in einer gleichartigen Weise, wie zu Fig. 4 erläutert wurde, zu erzeugen.Reference is now made to Figure 4A. The synchronization signals are separated from the detection signals in the amplitude sifter circuit 51a, and the output of the dividing by 22 frequency dividing circuit is in the control signal amplifier 154 reinforced and shaped. These two signals are then used in the gate control circuit 153 merged to generate the control signals for the interval gate, the linear gate circuit and / or the multichannel analyzer in a similar manner to that explained for FIG. 4 was to generate.

Die Daten der Anlagerungs-Gammastrahlen werden während der e ersten 11 msec des Zyklus aufgezeichnet. Lediglich die erfaßten Impulse, die in dem Zeitintervall von 50 bls 1000jtsec nach jedem Neutronenstoß, beginnend mit dem zweiten Stoß eines jeden Zyklus, auftreten, werden aufgezeichnet. Das heißt, daß alle diejenigen Gammastrahlenimpulse, die während des ersten 1000 s'ec-Intervalls des Zyklus auftreten, und diejenigen, die in den ersten 50 µsec nach jedem folgenden Neutronenstoß auftreten, von der Messung ausgeschlossen werden.The data of the attachment gamma rays are used during the first 11 msec of the cycle recorded. Only the detected pulses that occur in the time interval from 50 bls 1000jtsec after each Neutron impact starting with the second bursts of each cycle that occur are recorded. It means that all those gamma-ray pulses occurring during the first 1000 s'ec interval of the cycle, and those that occur in the first 50 µsec after each subsequent Neutron impact can be excluded from the measurement.

Ein zweites, in Fig. 5 B gezeigtes Aufzeichnungsintervall beginnt 12 msec in dem Zyklus und dauert 9,5 msec; es endet am Punkt K, Alle Gammastrahlenimpulse dieses Intervalls werden aufgezeichnet.A second recording interval, shown in Figure 5B, begins 12 msec in the cycle and takes 9.5 msec; it ends at point K, all gamma ray pulses this interval are recorded.

Damit werden Gammastrahlenimpulse von zwei Intervallen, von denen jedes tatsächlich 9,5 msec Dauer hat, aufgezeichnet. Die Daten im ersten Aufzeichnungsintervall stammen von Neutroneneinfang- und von Neutronenaktivierungsreaktionen; die Daten im zweiten Auzeichnungsintervall stammen von der inelastisohen Neutronenstreuung dem Neutroneneinfang und der Neutronenaktivierunge Die Daten beider Intervalle können, wie vorher beschrieben wurde, verarbeitet werden.This will give gamma ray pulses of two intervals of which each actually has a duration of 9.5 msec. The data in the first recording interval originate from neutron capture and neutron activation reactions; the data in the second recording interval come from inelastic neutron scattering neutron capture and neutron activation The data of both intervals can be, as previously described.

Da die Lebensdauer der meistens bei Bohrlochuntersuchungen betroffenen Impulse geringer ist als 1000 µsec, ausgenommen die in der Zeit von 0 bis 1000 µsec erzeugten Impulse, ist für Neutronen aus jedem Zyklus Zeit gegeben, bevor die Messung im nächsten Zyklus beginnt, zu vergehen. Der Ausschluß der im Intervall von 11 000 bis 12 OOOJ4sec erzeugten Impulse ermöglicht ebenfalls, daß der Gleichgewichtszustand erreicht wird, bevor die Messung in der letzten Hälfte des Zyklus begonnen hat.Because the lifespan of the mostly affected in borehole surveys Impulse is less than 1000 µsec, except for those in the time from 0 to 1000 µsec generated pulses, time is given for neutrons from each cycle before the measurement in the next cycle begins to pass. The exclusion of those in the interval of 11,000 Pulses generated up to 12 OOOJ4sec also enable the state of equilibrium reached before the measurement has started in the last half of the cycle.

Bei Betrachtung des Gesamtbetriebs der Quelle 14 nach den Fig. 6 oder 7 in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 4 sollte klar sein, daß die Nachweisintervalle, gemessen von einem Zeit-Synchronisierimpuls Null, derart sind, daß das erste Nachweisintervall den Bereich von 50 - 1000 µsec, das zweite den Bereich von 1450 - 2400 µsec umfaßt. Diese Anordnung bewirkt, daß das erste Nachweisintervall auf den Impulsstoß der Neutronen folgt, was veranlaßt, daß die Anlagerungs-Gammastrahlen, die während dieses Intervalls auftreten, gemessen werden. Das zweite Nachweisintervall liegt im Zeitraum mit eingeschwungenem Zustand, was bewirkt, daß im zweiten Intervall die Anlagerungs-Gammastrahlen und diejenigen, die aufgrund der inelastischen Streuung der schnellen Neutronen auftreten, erfaßt werden Der Impulsfrequenzmesser 70 (Figo 4) zählt die Anzahl der im ersten Intervall auftretenden Änlagerungs-Gammastrahlen aus der Kohlenstoffenergie. Der Impulsfrequenzmesser 71 zählt die Anzahl der im zweiten Intervall auftretenden Anlagerungs-Gammastrahlen aus der Kohlenstoffenergie und die Anzahl der Kohlenstoffenergie-Gammastrahle n aus der inelastischen Streuung.Looking at the overall operation of the source 14 of FIGS. 6 or 7 in connection with the circuit according to Fig. 4 should be clear that the detection intervals, measured from a time sync pulse zero, are such that the first detection interval the range from 50 - 1000 µsec, the second the range from 1450 - 2400 µsec. This arrangement causes the first detection interval to respond to the pulse burst of the Neutron follows, which causes the attachment gamma rays that while this interval can be measured. The second detection interval is in the steady-state period, which causes the second interval the attachment gamma rays and those due to inelastic scattering of the fast neutrons occur, can be detected The pulse frequency meter 70 (Fig 4) counts the number of accumulation gamma rays occurring in the first interval from carbon energy. The pulse frequency meter 71 counts the number of im second interval accumulation gamma rays from carbon energy and the number of carbon energy gamma rays n from inelastic scattering.

Damit liefern die Subtraktionsschaltung 74 und die Aufzeichnungsvorrichtung 20 eine Anzeige für den Kohlenstoff in der interessierenden Erdformation. Thus, the subtracting circuit 74 and the recording device deliver Figure 20 is an indication of the carbon in the earth formation of interest.

Gleicherweise liefern die Subtraktionsschaltung 75 und die Aufzeichnungsvorrichtung 20 eine Anzeige über den Sauerstoff in der interessierenden.Erdschicht, und das Verhältnisglied 76 gibt ein Verhältnis der Anzeigen von Kohlenstoff/Sauerstoff an. Likewise, the subtracting circuit 75 and the recording device provide 20 an indication of the oxygen in the earth layer of interest, and that Ratio 76 indicates a ratio of the displays of carbon / oxygen.

Es wurden hier als in erste Linie von Interesse Kohlen- und Sauerstoff erläutert. Jedoch können die Einkanalanalysatoren auf unterschiedliche Energiepegel für andere Elemente eingestellt werden. Wenn beispielsweise Gammastra'hlen von 1,8 MeV -entdeckt werden, dann wird die abgeleitete Messung für Silizium sensitiv sein. Coal and oxygen were the main interests here explained. However, the single-channel analyzers can use different energy levels can be set for other items. For example, if gamma rays of 1.8 MeV are detected, then the derived measurement will be sensitive to silicon.

Es soll nun die Fig, 4B betrachtet werden, Die Schaltung dient dazu, die vorher erwähnten Lithologie-Messungen in Verbindung mit der Lieferung von Kohlen- und Sauerstoffmaßangaben durchzuführen. Die im Blockschaltbild der Fig. 4 B wiedergegebene Schaltung 19bt ist eine Abwandlung der Schaltung 19b von Fig. 4 und enthält alle Elemente dieser Schaltunge Zusätzlich treibt der Ausgang des Verstärkers 50a noch einen dritten und vierten Einkanalanalysator 60' bzw. 61', deren Ausgänge an die Intervallgatter 62' bzw. 63' angeschlossen sind. Der Leiter 64c von der Torsteuerschaltung 52a ist mit den Intervallgattern 62', 63' verbunden. Der Ausgang des Intervallgatters 62' liegt an einem Impulsfrequenzmesser 70?, der des Intervallgatters 63' an einem Impulsfrequenzmesser 72t. Die Ausgänge der Impulsfrequenzmesser 70', 72' sind an ein Verhältnisglied.76' angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Funktionsgenerator 122 verbunden ist. Der Ausgang dieses Funktionsgenerators 122 liegt an einem Kohlen-/Sauerstoff zu Kohlenwasserstoffsättigungs-Funktionsgenerator 123, der auch vom Ausgang des Verhältnisglieds 76 betrieben wird, um die gewünschte Lithologie-Korrektion zu liefern. Der Ausgang des Kohlen-/Sauerstoff zu Kohlenwasserstoffsättigungs-Funktionsgenerators 123 ist an die Aufzeichnungsvorrichtung 20 angeschlossen. Der Einkana1-analysator 60t ist auf eine Empfindlichkeite für Gammestrahlen, die beispielsweise Energie im Bereich von 2,35 NeV bis 5,1 MeV haben, eingestellt, während der Einkanalanalysator 61 so eingestellt ist, daß er auf Gammastrahlen im Energiebereich von 5,1 MeV bis 65 MeV empfindlich ist. Zusätzlich werden die Ausgänge der Verh@ltnisglieder 76, 76' individuell an gemeinsamen Tiefenpunkten im Bohrloch aufgezeichnet, wie auch die Ausgänge der Impulsfrequenzmesser 70', 72' und die Ausgänge der Subtraktionsschaltungen 74, 7 einzeln aufgezeichnet werden. 4B should now be considered. The circuit is used to the aforementioned lithology measurements in connection with the delivery of coal and carry out oxygen measurements. The reproduced in the block diagram of FIG. 4B Circuit 19bt is a modification of circuit 19b of Figure 4 and includes all of them Elements of This Circuit In addition, the output of amplifier 50a is still driving a third and fourth single-channel analyzer 60 'and 61', the outputs of which to the Interval gates 62 'and 63' are connected. The conductor 64c from the gate control circuit 52a is connected to the interval gates 62 ', 63'. Of the The output of the interval gate 62 'is applied to a pulse frequency meter 70? Interval gate 63 'on a pulse frequency meter 72t. The outputs of the pulse frequency meters 70 ', 72' are connected to a ratio member. 76 ', the output of which with a Function generator 122 is connected. The output of this function generator 122 is due to a carbon / oxygen to hydrocarbon saturation function generator 123, which is also operated by the output of the ratio member 76, to the desired Deliver lithology correction. The output of the carbon / oxygen to hydrocarbon saturation function generator 123 is connected to the recording device 20. The single-channel analyzer 60t is sensitive to gamma rays, for example energy in the range of 2.35 NeV to 5.1 MeV, while the single-channel analyzer 61 is set to respond to gamma rays in the energy range from 5.1 MeV to 65 MeV is sensitive. In addition, the outputs of the ratio elements 76, 76 'individually recorded at common depth points in the borehole, as well as the outputs of the pulse frequency meters 70 ', 72' and the outputs of the subtraction circuits 74, 7 can be recorded individually.

Es dürfte klar sein,daß im Betrieb der Schaltung nach Fig. 4B der den Einkanalanalysatoren 60, 61 zugeordnete Schltkreis dazu dient, ein Kohlen-/Sauerstoff-Verhältnis zu liefern, wie das vorher zu Fig,4 erläutert wurde. In gleichartiger Weise dient der den Einkanalanalysatoren 6O, 61 zugeordnete Schaltkreis dazup im Verhältnisglied 76' ein Signal zu liefern das beispielsweise für ein Silizium/Kalzium-Verhältnis kennzeichnend ist.It should be understood that in the operation of the circuit of FIG. 4B, the The circuit assigned to the single-channel analyzers 60, 61 serves to establish a carbon / oxygen ratio to be supplied, as was previously explained in relation to FIG. Serves in a similar manner the circuit assigned to the single-channel analyzers 6O, 61 in addition in the ratio element 76 'to provide a signal for a silicon / calcium ratio, for example is characteristic.

Für ein besseres Verständnis dieser Ausführungsart soll bemerkt werden, daß viele der Messungen, die von Bohrlöcher umgebenden Formationen gemacht werden, die Lithologie betreffen. Deshalb ist eine Kenntnis der elementaren Bestandteile der der Analyse unterworfenen Formationen wünschenswert und oftmals notwendig um den Wert des gemessenen Parameters genau bestimmten zu können.For a better understanding of this embodiment, it should be noted that that many of the measurements made of formations surrounding boreholes concern the lithology. Therefore, there is a knowledge of the elementary components of the formations subjected to the analysis is desirable and often necessary around to be able to precisely determine the value of the measured parameter.

Unter denjenigen Untersuchungen, bei denen eine Lithologie-Korrektur erwünscht ist, ist die sogenannte Kohlenstoff-Untersuchung, die eine Funktion des Kohlen-/Sauerstoff-Verhältnisses ist, das vom Verhältnisglied 76 abgeleitet wird; für, das Auffinden von Kohlenwasserstoffen ist es wünschenswert, die Kohlenwasserstoffsättigungen zu bestimmen.Among those examinations where a lithology correction What is desired is the so-called carbon investigation, which is a function of the Is the carbon / oxygen ratio derived from the ratio member 76; For that, finding hydrocarbons it is desirable to check the hydrocarbon saturations to determine.

Da einige Schiefer kohlenstoffhaltig sind und da kohlenstoffhaltige Gesteinsschichten ebenfalls hauptsächlich in den Gebieten der Sandstein-Lithologie betroffen sind ist es notwendig,das Ausmaß zu bestimmten, in welchen Sandformationen verunreinigt sind so daß. man zwischen Zonen von Kohlenwasserstoff enthaltenden Sandsteinen und Sandstein, der kohlenstoffhaltiges Gestein in Form von Kalksteinen oder Dolomiten enthält, unterscheiden kaum. Die Fachleute haben versuchte die Gesteinsformationen als entweder Schiefer, Sandsteine, Kalksteine oder Dolomite zu identifizieren, jedoch ist das mit bekannten Unter suchungseinrichtungen nicht leicht zu bewerkstelligen. Die bisher am meisten übliche Methode hat einen Zwischenvergleich der Untersuchungen eingeschlossen, die zur Bestimmung der Formationsporosität, z.B. der Formationsdichteuntersuchung der epithermen Neutronenuntersuchung, und der akustischen Lautzeituntersuchung dienten. Da diese drei Untersuchungen auf die Lithologie gn verschiedenen Weisen eingehen, kann die Lithologie der Formation manchmal abgeleitet werden. Die drei Untersuchungen müssen im allgemeinen jedoch in unausgefütterten Bohrlöchern ablaufen, damit die Lithologie bestimmt werden kann.As some shales are carbonaceous and there are carbonaceous Rock strata also mainly in the areas of sandstone lithology it is necessary to determine the extent in which sand formations are affected are contaminated so that. between zones containing hydrocarbon Sandstones and sandstone, the carbonaceous rock in the form of limestones or the dolomites hardly make any difference. The professionals have tried the rock formations identify as either slate, sandstone, limestone, or dolomite, however this is not easy to do with known testing facilities. The method most commonly used to date has an interim comparison of the examinations including those used to determine formation porosity, e.g. formation density testing the epithermal neutron investigation, and the acoustic loud time investigation were used. Since these three investigations deal with lithology in different ways, the lithology of the formation can sometimes be derived. The three investigations generally have to run in unlined boreholes so that the Lithology can be determined.

Im Fall der Sandstein-Lithologie ist Silizium der Bezug,. mit dem alle anderen gemessenen Elemente verglichen werden, um einen Lithologie-Korrekturfaktor zu erhalten. Auf diese Weise können Verhältnisse von Gammastrahlen, die durch den Einfang von thermischen Neutronen in Silizium erzeugt wurden, zu Gammastrahlen, die von anderen ausgewählten Elementen erzeugt wurden, dazu dienen, die Nenge eines jeden Gesteinstyps, der in der der Analyse unterworfenen Schicht vorhanden ist, zu bestimmen. Ein Silizium/Kalzium-Verhältnis ist nämlich auf die Menge an Kalkstein oder Dolomit, die in der Formation vorhanden ist, ansprechend; ein SiliziumSchwefel-Verhältnis bezieht sich auf Karstenit und Gips; ein auf den Schiefergehalt ansprechendes Verhältnis kann ebenfalls angesetzt werden.In the case of sandstone lithology, silicon is the reference. with the all other measured elements are compared to a lithology correction factor to obtain. In this way, ratios of gamma rays passing through the Capture of thermal neutrons generated in silicon, to gamma rays, generated by other selected elements serve to reduce the size of a any type of rock present in the layer under analysis, to determine. A Silicon / calcium ratio is namely due to that Amount of limestone or dolomite present in the formation, appealing; a silicon to sulfur ratio refers to karstenite and gypsum; one on the A ratio suitable for the slate content can also be set.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß die Schaltung nach Fig. 4B dazu dienen kann, die notwendigen Korrekturfaktoren zu liefern, die auf die Lithologie der Formation bezogen sind.In accordance with the present invention, it has been found that the circuit according to Fig. 4B can serve to provide the necessary correction factors that are related to the lithology of the formation.

Über den Leiter 64c von der Torsteuerschaltung 5-2a werden die Intervalle, während denen die Gatter 62t und 63' offen sind, beispielsweise zwischen 350 und 950 sIsec nach jedem Neutronenstoß, gesteuert. Indem man von jeder Messung diejenigen Gammstrahlen ausschließt, die während jedes frühzeitigen Teils des Zyklus -nach dem Ende des Neutronenstoßes auftreten, kann man die Bohrlocheffekte weithin eliminieren.The intervals, during which gates 62t and 63 'are open, for example between 350 and 950 sIsec after each neutron collision, controlled. By taking from each measurement those Excludes gamma rays occurring during any early part of the cycle after occur at the end of the neutron impact, the borehole effects can be largely eliminated.

Das für jedes der zu identifizierenden Elemente gewählte Energieintervall wird teilweise durch das Nachweisansprechvermögen auf die Gammastrahlen der jeweiligen Elemente bestimmt. Beispielsweise ist für das Nachweissystem 13 nach Fig. 1 der Bereich von 2,35 MeV bis 5,1 MeV einschlägig für Silizium und der Bereich von 5,1 MeV bis 6,5 MeV ist einschlägig für Kalzium. Der Fachmann weiß selbstverständlich, daß Chlor und Eisen ebenfalls in diesen beiden Energiebereichen liegende Gammastrahlen erzeugen.The energy interval chosen for each of the elements to be identified is determined in part by the detection responsiveness to the gamma rays of the respective Elements determined. For example, for the detection system 13 according to FIG. 1, the Range from 2.35 MeV to 5.1 MeV pertinent to silicon and the range from 5.1 MeV to 6.5 MeV is relevant for calcium. Of course, the expert knows that chlorine and iron also have gamma rays in these two energy ranges produce.

Die Gammastrahlen des Eisens sind zum größten Teil dagegen scharf durch das für die Messungen gewählte Zeitintervall unterschieden; auch im Extremfall eines großen, luftgefullten, ausgefütterten Bohrlochs, wobei Gammastralen des Eisens reichlich vorhaden sein können, gibt das vom Verhältnisglied 76' erbrachte Verhältnis nichtsdestoweniger eine Relativanzeige der Sandqualität, da die Gammastrahlen des Eisens die Tendenz haben, in ihrer Anzahl konstant zu bleiben. Durch kluge Wahl der für Silizium und Kalzium angewendeten Energieintervalle wird die Anzahl der in den beiden Intervallen gefundenen Gammastrahlen von Chlor gleich gemacht. Damit ist das durch das Verhältnisglied 76' erzielte Verhältnis unabhängig von Chlorgehalten der Formations-oder Bohrlochflüssigkeiten.The gamma rays of iron, on the other hand, are for the most part sharp distinguished by the time interval selected for the measurements; even in extreme cases of a large, air-filled, lined borehole, with gammastralen of iron can be plentiful, gives the relationship produced by the relationship member 76 ' nonetheless, a relative indication of the sand quality, since the gamma rays of the Iron have a tendency to remain constant in number. By wise choice of the energy intervals used for silicon and calcium will be the number of made equal to gamma rays of chlorine found in the two intervals. In order to the ratio achieved by the ratio member 76 'is independent of chlorine levels the formation or wellbore fluids.

Sandstein ist im wesentlichen Quarz.Manchmal enthält er Feldspat und Glimmer mit einem Bindemittel von Kiesel, Eisenoxyd, Kalkspat oder Mergel. Wegen der grundsätzlichen Quarzbeschaffenheit von Sandstein werden die Sandsteinformationen eine hohe Siliziumenergie abgeben, um so ein hohes Verhältnis Silizium/Kalzium zu liefern. Umgekehrt ergibt die Kalzium karbonatbeschaffenheit von Kalkstein und Dolomit, ein viel kleineres Silizium/Kalzium-Verhältnis. Damit liefert das Silszium/Kålzium-Verhältnis eine sichere Anzeige darüber, ob die Formationen Sandsteine sind oder ob-sie aus einer Formationsgruppe stammen, die Kalkstein und Dolomit einschließt. Sandstone is essentially quartz; sometimes it contains feldspar and mica with a binding agent of silica, iron oxide, calcite or marl. Because The sandstone formations are the basic quartz properties of sandstone emit a high silicon energy, in order to achieve such a high silicon / calcium ratio deliver. Conversely, the calcium carbonate properties of limestone and dolomite result in a much smaller silicon / calcium ratio. This gives the silicon / calcium ratio a sure indication of whether the formations are sandstones or whether they are made of originate from a formation group that includes limestone and dolomite.

Ein Schiefer/Sand-Terhältnis kann abgeleitet werden, indem man das vorher erwähnte Siliziumintervall für Sand und das Intervall von etwa 700 MeV bis etwa 1,6 MeV für Schiefer verwendet. Auch kann ein auf Porosität sensitives Verhältnis abgeleitet werden, indem man ein Intervall von 2,05 MeV bis 2,35 MeV benutzt, das auf Wasserstoff und das erwähnte Siliziumintervall anspricht.A slate / sand ratio can be derived by using the previously mentioned silicon interval for sand and the interval from about 700 MeV to about 1.6 MeV used for slate. A ratio that is sensitive to porosity can also be used can be derived using an interval from 2.05 MeV to 2.35 MeV, the responds to hydrogen and the mentioned silicon interval.

Von den betreffenden Verhältnissen können Korrekturfaktoren durch Eichung in Umgebungen mit bekannter Lithologie und Porosität gewonnen werden.Correction factors can be applied to the conditions in question Calibration can be obtained in environments with known lithology and porosity.

Wie oben zu Fig. 4 erwähnt wurde, liefert, das Verhältnisglied 76 ein Verhältnis des Kohlen- und Sauerstoffgehalts der das Bohrloch umgebenden Formationen. Durch Korrektur des Ausgangs des Verhältnisglieds 76 mit dem vom Funktionsgenerator 122 erzeugten elektrischen Signal und damit verbundener Erzeugung eines elektrischen Signals im Funktionsgenerator 123 mißt die Aufzeichnungsvorrichtung 20 ein Signal, das kennzeichnend für die Kohlenwass erstoff-Sättigungen ist. Wenn auch Fig.4B bildlich nur Vorrichtungen für einen einzigen Korrekturfaktor zeigt, so können zusätzlich Einkanalanalysatoren, Intervallgatter, Impulsfrequenzmesser, Verhältnisglieder und Funktionsgeneratoren vorgesehen werden, um für verschiedenartige Lithologien und Porosität Korrekturen zu liefern. Damit gibt die korrigierte Kohlenstoffaufzeichnung eine zuverlässigere Anzeige über das Vorhandensein von flüssigem Kohlenwasserstoff innerhalb der interessierenden, der Analyse unterworfenen. Formationen0 Obwohl bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 4B ein Einkanalanalysator verwendet wird, so kann an dessen Stelle auch ein Mehrkanalanalysator mit Adressendecodern treten.As mentioned above for FIG. 4, the ratio term 76 provides a ratio of the carbon and oxygen content of the formations surrounding the borehole. By correcting the output of the ratio 76 with that from the function generator 122 generated electrical signal and the associated generation of an electrical Signal in the function generator 123, the recording device 20 measures a signal which is characteristic of the hydrocarbon saturation. Even if Fig. 4B is pictorial only shows devices for a single correction factor, so can additionally Single channel analyzers, interval gates, pulse frequency meters, ratios and Function generators are provided for different types of lithologies and Provide porosity corrections. This gives the corrected carbon record a more reliable indication of the presence of liquid hydrocarbon within those of interest, subject to analysis. Formations0 Even though a single-channel analyzer is used in the exemplary embodiment according to FIG. 4B, a multi-channel analyzer with address decoders can replace it.

Wenn bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Korrektur des Kohlen-/Sauerstoff-Verhältnissignals als eine Funktion des Silizium/Kalzium-Verhlältnissignals betrachtet wurde, so können analoge Ergebnisse erhalten werden, indem man nur das Kohlenstoffsignal mit dem Silizium/Kalzium-Verhältnissignal korrigiert.If, in the preferred embodiment, the correction of the carbon / oxygen ratio signal was viewed as a function of the silicon / calcium ratio signal, so can Analogous results can be obtained by using only the carbon signal with the Corrected silicon / calcium ratio signal.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Szintillationszähler für das Auffinden von Gammastrahlen verwendet. Es kann auch ein anderer Typ eines Gammastrahlen-Nachweisgeräts, das.ein zur Energie der entdeckten Gammastrahlen im Verhältnis stehendes Signal liefert, zur Anwendung kommen, z.B. ein Festkörperdetektor.In the preferred embodiment, a scintillation counter is used used for finding gamma rays. It can also be another type of one Gamma ray detection device, the one for the energy of the detected gamma rays in the Relative standing signal supplies, can be used, e.g. a solid-state detector.

Wenn ferner bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Verwendung einer einzigen Quelle für schnelle Neutronen, die selbst periodisch zwischen dem gepulsten und dem kontinuierlichen Betrieb geschaltet werden kann, ins Auge gefaßt wurde, so ist klar, daß-zwei Quellen vorhanden sein können, wobei die eine dieser pulsierend und die andere kontinuierlich arbeitet. Wenn es erwünscht ist, kann das intermittierende Abschirmen eines Neutronen aus einer Quelle von Alphateilchen, z.B. Aktinium, Radium oder Polonium, emittierenden Auffängers, z.B. Beryllium oder Bor, dazu dienen, entweder die pulsierende oder die kQtinuierlich arbeitende Quelle oder beide zu bilden.Furthermore, if in the preferred embodiment of the invention the Using a single source of fast neutrons, which itself periodically between the pulsed and the continuous operation can be switched into the eye it is clear that there can be two sources, one of which this one pulsates and the other works continuously. If it is desired can intermittent shielding of a neutron from a source of alpha particles, e.g. actinium, radium or polonium, emitting interceptor, e.g. beryllium or Boron, serve either as the pulsating or the continuous source or to form both.

Alternativ kann durch eine Scheibe mit abwechselnden kurzen und langen 11Fenstern?, synchronisiert mit zweckmäßig normalisierten Nachweisintervallen, erreicht werden, daß die Formationen einer periodisch pulsierenden/kontinuierlichen Bestrahlung durch schnelle Neutronen ausgesetzt werden. Ferner kann, obwohl das nicht so wünschenswert ist, die Erfindung durch Kombination von zwei Aufzeichnungen lnwdie Praxis umgesetzt werden; die eine geht von einer gepulsten Quelle und einem Nachweisgerät aus, das für eine Messung während des Ruheintervalls, beginnend unmittelbar nach der Beendigung der Emission durch die Quelle, angeordnet ist, und die andere geht von einer kontinuierlich arbeitenden Quelle und Nachweisgerät aus.Alternatively, you can use a disc with alternating short and long 11 windows ?, synchronized with appropriately normalized detection intervals, achieved be that the formations of a periodic pulsating / continuous irradiation exposed to fast neutrons. Furthermore, although this is not so desirable is to practice the invention by combining two records will; one is based on a pulsed source and a detection device that for a measurement during the rest interval, starting immediately after the end the emission by the source, is arranged, and the other goes from a continuously operating source and detection device.

Es ist dem Fachmann klar, daß die kontinuierliche Art, wie sie hier beschrieben wurde, als aus periodischen langen Impulsen bestehend bezeichnet werden kann. Der Ausdruck 1'kontinuierlicher" oder ilgleichbleibender G Zustand wurde jedoch hier verwendet, weil die Emissionszeit im Vergleich zu der Zeit, in der die gegenseitigen Beeinflussungen der schnellen Neutronen gemessen werden, recht lang ist.It is clear to those skilled in the art that the continuous manner as they are here described as consisting of periodic long pulses can. However, the term "continuous" or constant G state has been used Used here because the emission time compared to the time in which the mutual Influences on the fast neutrons to be measured is quite long.

Die Aktivierungsreaktionen wurden hier nicht ausführlich behandelt. Die Zähleranzeigen von Aktivierungs-Gammastrahlen werden in den beiden Nachweisintervallen gleich sein und damit im Subtraktionsschaltkreis gelöscht werden9 auch wenn die Messungen mit einem stationären Instrument gemacht werden.The activation reactions have not been discussed in detail here. The counters of activation gamma rays are in the two detection intervals be the same and are thus deleted in the subtraction circuit9 even if the Measurements can be made with a stationary instrument.

Dem Fachmann dürfte auch klar sein, daß die Nachweisschaltung nach der US-PS 3 379 884 ebenfalls in dem Bohrlochgerät verwendet werden kann, um das Maß des Verfalls der Gesamtheit an bhermischen Neutronen anschließend an die kurzen, hier beschriebenen Neutronenstöße zu messen, und zwar zusätzlich zu den anderen Messungen, die sich auf die Ableitung einer Anzeige einer inelastischen Streuung von' Gammastrahlen beziehen.It should also be clear to the person skilled in the art that the detection circuit according to U.S. Patent 3,379,884 can also be used in the downhole tool to remove the Measure of the decay of the total of thermal neutrons following the short, to measure the neutron collisions described here, in addition to the others Measurements that relate to the derivative of an indication of inelastic scattering from 'get gamma rays.

Claims

-----------------1. Borehole investigation method in which the layers surrounding a borehole are irradiated with high-energy neutrons and those emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation Radiations recognized are identified according to patent ... (Pat.Anm. P 22 23 403.3) by generating a first electrical radiation based on these detected emissions Signal related to the carbon content of the layers, generating a second electrical signal based on these detected emissions, the relates to the oxygen content of the layers, creating a third, on the detected emissions based on an electrical signal that relates to the silicon content the layers retain, creating a fourth, on the recognized radiations based electrical signal related to the calcium content of the layers, Generating a fifth electrical signal that is functionally related to the ratio of the first and second electrical signal is related, generating a sixth electrical signal, cic signal that is functionally related to the ratio of the third and fourth electrical Signal, and generating a seventh electrical signal that is functional is related to the fifth and sixth electrical signal.

2. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Generation of a first electrical radiation based on these detected emissions Signal related to the carbon content of the layers, generating a second electrical signal based on these detected emissions, the refers to the oxygen content of the layers, creating a third9 on the detected emissions based on the electrical signal p which is based on the The silicon content of the layers is related, creating a fourth, on the detected Radiations are based on an electrical signal that relates to the calcium content of the Layers relates, creating a fifth electrical Signals, da.s functionally related to the ratio of the first and second electrical signals is, generating a sixth electrical signal that is functionally related to the ratio of the third and fourth electrical signals, and modifying the fifth electrical signal as a function of a characteristic of the sixth electrical signal Signal.

3. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Establishing a first functional based on the detected emissions electrical signal related to the carbon / oxygen content of the layers a second, based on the detected emissions, functionally on the silicon / calcium content the layers related electrical signal and establishing a third, functional electrical signal related to the first and second electrical signals.

4. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Establishing a first functional based on the detected emissions on the carbon / oxygen content of the layers related signal, producing a second, based on the detected emissions, functionally on the silicon / calcium content the layer related signal and modifying the first electrical signal as a function of a characteristic of the second electrical signal.

5. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the emanating from these layers, resulting from the neutron irradiation Emissions, generating a first based on these identified emissions electrical signal referring to the Carbon content of the layers relates, generating a second electrical based on these detected emissions Signal related to the oxygen content of the layers, generating a third electrical signal transmitted on the detected emissions, which is related to the silicon content of the layers, generating a fourth, to the detected Radiations are based on an electrical signal that relates to the calcium content of the layers, and recording each of these electrical signals at common Low points within the borehole.

6. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Generating a first electrical based on these detected emissions Signal related to the carbon content of the layers, generating a second electrical signal based on these detected emissions, the relates to the oxygen content of the layers, creating a third, on the detected emissions based on an electrical signal that relates to the silicon content of the layers relates, creating a fourth, functionally to the ratio of the first and second signal related signal and generating a fifth electrical Signal that is functionally related to the third and fourth electrical signals.

7. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Generating a first electrical based on these detected emissions Signal related to the carbon content of the layers, generating a second electrical signal based on these detected emissions, the relates to the building material content of the layers, creating a third one the detected emissions based on an electrical signal that relates to the silicon content of the layers relates, generating a fourth 9 functionally the ratio of the first and second signal related signal and modify it of the fourth electrical signal as a function of a characteristic of the third electrical signal Signal.

8. Method for borehole investigation7 characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high-energy neutrons9 Detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Establishing a first9 based on the detected emissions, ionell electrical signal related to the carbon / oxygen content of the layers a second, based on the detected emissions, functionally on the silicon content the electrical signal related to the layers and establishing a third9 functional electrical signal related to the first and second electrical signals.

9 Borehole investigation method9 characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Establishing a first functional based on the detected emissions electrical signal related to the carbon / oxygen content of the layers, production a second, based on the detected emissions, functionally on the silicon content the electrical signal related to the layers and modifying the first electrical signal Signal as a function of a characteristic of the second electrical signal.

10. Method for borehole investigation9 characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high-energy neutrons9 Detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Generating a first 9 electrical based on these detected emissions Signal relating to the carbon content of the layers9 Generating a second electrical signal based on these detected emissions, the refers to the oxygen content of the layers, creating a third9 on based on the detected emissions electrical signal that refers to the silicon content of the layers, modifying the first electrical Signal as a function of a characteristic of the third electrical signal and generating a fourth, functionally based on the ratio of the modified first and the second electrical signal related electrical signal.

11. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high energy neutrons, detection of the emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation Emissions, generating a first based on these identified emissions electrical signal related to the carbon content of the layers, Generation of a second electrical radiation based on these detected emissions Signal related to the oxygen content of the layers, generating a third electrical signal based on the detected emissions, which is related to the silicon content of the layers, generating a fourth, to the detected Radiations are based on an electrical signal that relates to calcium levels in the Layers relates, generating a fifth electrical signal that is functional is related to the ratio of the third and fourth electrical signals, modify of the first electrical signal as a function of a characteristic of the fifth electrical signal Signal and generate a sixth, functionally based on the ratio of the modified first and second electrical signals related electrical signal.

12. Device for investigating earth boreholes, marked by a radiation source (14), the layers of earth surrounding the borehole (11) irradiated with neutrons of high energy, through an emanating from these layers, system (13) recognizing radiation resulting from the neutron radiation, by a first electrical signal that indicates the carbon / oxygen content of these Layers characterizing, generating.

Elements and a second electrical element, lithology the Elements which characterize layers and provide electrical signals.

13. The apparatus according to claim 12, characterized by the first electrical Modifying signal as a function of a characteristic of the second electrical signal additional elements.

14. The device according to claim 12, characterized by a third, Functionally related to the first and second electrical signal -electrical Signal generating elements.

15. Method for borehole investigation, characterized by irradiation of the layers surrounding a borehole with high-energy neutrons, detection of the Radiations emanating from these layers and resulting from the neutron irradiation, Generation of a first electrical radiation based on this recognized Signal related to the carbon content of the layers, generating a second electrical signal based on these detected emissions, the relates to the oxygen content of the layers, creating a third, on the detected emissions disturbing electrical signal, which relates to the silicon content of the layers relates, generating a fourth, based on the detected emissions electrical signal related to the calcium content of the layers produces something fifth electrical signal that is functionally related to the ratio of the first and second electrical signal, generating a sixth electrical signal, functionally on the ratio of the third and fourth electrical signals and recording the fifth and sixth electrical signals at common Depth points within the borehole.

16. Device for investigating earth boreholes, marked by a radiation source (14) which penetrates the soil surrounding the borehole (11) irradiated with neutrons of high energy, through an emanating from these layers, the radiation resulting from the neutron irradiation system (13), through a first electrical signal that indicates the carbon / oxygen content of these layers is characteristic, generating elements and by a second electrical, Elements that provide electrical signals characterizing the porosity of the layers.

17. The device according to claim 16, characterized by the first electrical Signal as a function modifying a characteristic of the second electrical signal additional elements.

18. The device according to claim 16, characterized by a third, electrical signal functionally related to the first and second electrical signals generating elements.

L e r s e i t e