FI12053U1 - Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole - Google Patents

Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole Download PDF

Info

Publication number
FI12053U1
FI12053U1 FIU20170026U FIU20170026U FI12053U1 FI 12053 U1 FI12053 U1 FI 12053U1 FI U20170026 U FIU20170026 U FI U20170026U FI U20170026 U FIU20170026 U FI U20170026U FI 12053 U1 FI12053 U1 FI 12053U1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
scintillation
detector
segment
myon
som
Prior art date
Application number
FIU20170026U
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Inventor
Marko Holma
Original Assignee
Marko Holma
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marko Holma filed Critical Marko Holma
Priority to FIU20170026U priority Critical patent/FI12053U1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI12053U1 publication Critical patent/FI12053U1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T5/00Recording of movements or tracks of particles; Processing or analysis of such tracks
    • G01T5/002Recording of movements or tracks of particles; Processing or analysis of such tracks using a combination of several movement of track recording devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/04Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
    • G01V5/08Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
    • G01V5/085Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using another radioactive source
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21HOBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
    • G21H7/00Use of effects of cosmic radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

1. Myoni-ilmaisin, joka on maa- ja kiviainesten tiheyseroja määrittävä laite, jossa on pitkänomainen sylinterinmuotoinen suojakuori (4) ja sen pora- tai kairareiässä liikuttamiseen tarkoitettu kaapeli (2), jota liikutellaan vinssillä (3) tai vastaavalla; tunnettu siitä, että myoni-ilmaisimen suojakuoren (4) sisäpuolisessa tilassa on aktiivinen ilmaisinjärjestelmä (6), jossa on yksi tai useampia pyöreän, suorakaiteen, neliön tai jonkin muun muodon muotoisia ja tavallisesti pitkänomaisia tuikemuovisegmenttejä (8, 9, 10), joista jokainen havaitsee myonihiukkasten sekä luonnon normaalin taustasäteilyn (gammasäteilyn) synnyttämää valoa (fotoneja) ja joista jokainen on optisesti eristetty muista tuikemuovisegmenteistä peittämällä ne kokonaan sisäänpäinheijastavalla kerroksella (13). Lisäksi suojavaatimukset 2-6.A myone detector, which is a device for determining the difference in density between soil and rock material, having an elongated cylindrical sheath (4) and a cable (2) for moving it in a bore or drill hole, driven by a winch (3) or the like; characterized in that inside the housing of the myon detector shell (4) there is an active detector system (6) having one or more circular, rectangular, square or other shaped and usually elongated scintillation plastic segments (8, 9, 10), each of which detects light (photons) generated by myon particles and natural background radiation (gamma), each of which is optically isolated from other scintillation segments by completely covering them with an inward reflecting layer (13). Additionally, protection requirements 2-6.

Description

PORA- JA KAIRAREIKIIN LASKETTAVA, MAA- JA KIVIAINESTEN TIHEYSEROJA MÄÄRITTÄVÄ LAITE, MYONI-ILMAISINDEVICE FOR DETERMINING DIFFERENCE BETWEEN SOIL AND STONE MATERIAL TO BE DRILLED AND DRILLED, MYON DETECTOR

KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION

Keksinnön kohteena on korkeaenergisen kosmisen myonisäteilyn havaitsemiseen tarkoitettu mittalaite, myoni-ilmaisin. Keksintö liittyy tarkemmin ottaen pora- ja kairarei’istä, tunneleista ja muista vastaavista tiloista tehtävien fysikaalisten tai geofysikaalisten mittausten suorittamiseen. Keksinnönmukaisella laitteella pystytään määrittämään maa- ja kiviainesten suhteellisia tiheyseroja.The present invention relates to a measuring device for detecting high energy cosmic myon radiation, the myon detector. More particularly, the invention relates to the performance of physical or geophysical measurements of boreholes, boreholes, tunnels, and the like. With the device according to the invention, it is possible to determine the relative density differences between soil and rock material.

Keksintö kuuluu hiukkasfysiikan sekä fysikaalisten ja geofysikaalisten mittalaitteistojen ja mittaustieteen alaan. Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada korkeaenergisen kosmisen myonisäteilyn havaitsemiseen tarkoitettu myoni-ilmaisin, joka mahtuu tarvittaessa pieneen sylinterimäiseen tilaan, kuten esimerkiksi pora- ja kairareikään. Keksinnöllä voi olla kuitenkin myös muita sovellusalueita.The invention relates to particle physics as well as to physical and geophysical measuring equipment and measuring science. It is an object of the invention to provide a high-energy cosmic myon detector for detecting, if necessary, a small cylindrical space such as a drill hole and a drill hole. However, the invention may have other application areas.

Myonit ovat elektroninkaltaisia sähköisesti varattuja korkean nopeuden ja energian omaavia alkeishiukkasia. Luonnossa myoneja syntyy pääasiassa kosmisen säteilyn hajotessa Maan ilmakehän yläosissa. Kosmiset säteet ovat suurienergisiä hiukkasia, lähinnä protoneja ja atomiytimiä. Kosmisten säteiden törmätessä ilmakehässä oleviin atomeihin syntyy ryöppy sekundäärisäteilyä, joka muodostuu suuresta joukosta erilaisia alkeishiukkasia. Myonit ovat tärkein sekundäärisäteilyn komponentti. Koska myonit ovat massaltaan noin 200 kertaa elektronia suurempia, ne voivat tunkeutua energiasta riippuen satojen metrien tai jopa yli kilometrin syvyyteen maan alle. Tiheät materiaalit absorboivat myoneja enemmän kuin pienemmän ominaistiheyden materiaalit. Erilaisten materiaalien välisiä tiheysvaihteluita voidaan siis havaita havaitsemalla kuinka paljon ne päästävät myoneja lävitseen aikayksikköä kohden.Myons are electron-like, electrically charged, high-velocity, high-energy particles. In nature, the formation of myons is mainly due to the dissolution of cosmic radiation in the upper parts of the Earth's atmosphere. Cosmic rays are high-energy particles, mainly protons and atomic nuclei. As the cosmic rays collide with the atoms in the atmosphere, there is a burst of secondary radiation consisting of a large number of different elementary particles. Myons are the most important component of secondary radiation. With a mass of about 200 times the electron, myons can penetrate hundreds of meters or even more than one kilometer underground, depending on energy. Dense materials absorb more myons than materials of lower specific density. Thus, density variations between different materials can be detected by observing how much they pass through myons per unit time.

KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

Myonien havaitsemisteknologiaa hyödynnetään maailmalla jonkin verran muun muassa rahtikonttien ja rekkojen läpivalaisussa, radioaktiivisten materiaalien tunnistuksessa ja arkeologiassa. Tällaisiin käyttötarkoituksiin tarkoitetut mittalaiteet ovat rakenteiltaan ja periaatteiltaan eri tekniikkaan perustuvia kuin keksinnön mukainen myoni-ilmaisin. Olemassa olevat myonien havaitsemistekniikat eivät sovellu ahtaissa tiloissa tehtävien myonimittausten suorittamiseen, eivätkä toisaalta myöskään sellaiseen tarkkuuteen kuin uutta teknologiaa edustava myoni-ilmaisin. Myonien havaitsemiseen perustuvaa kaupallista sovellusta ei toistaiseksi ole kehitetty erityisesti sellaisiin tarpeisiin, joissa tiheydenmittauksia tarvitsee tehdä ahtaissa, tyypillisesti vain 42-120 mm halkaisijaltaan olevissa pora- ja kairarei’issä. On kuitenkin ilmennyt tarve kehittää ratkaisu, jossa myonien havaitsemiseen perustuvia tiheydenmittauksia voidaan suorittaa pora- ja kairareiTssä.Myon detection technology is being used to some extent worldwide, for example in the scanning of cargo containers and trucks, in the identification of radioactive materials and in archeology. Measuring devices for such uses are based on a different structure and principle than the myone detector of the invention. Existing techniques for detecting myons are not suited to conducting myon measurements in confined spaces and, on the other hand, are not as accurate as a myon detector representing new technology. A commercial application based on the detection of myons has so far not been developed specifically for needs where density measurements need to be made in narrow drills and boreholes, typically only 42-120 mm in diameter. However, there has been a need to develop a solution in which density measurements based on myon detection can be performed in drill and boreholes.

Pora- ja kairarei’issä tiheyden mittaamiseen perustuvat nykyiset tekniikat on toteutettu aivan erilaisella tekniikalla kuin myoni-ilmaisin. Esimerkiksi kaivos- ja malminetsintäaloilla myonien havaitsemiseen perustuvan ratkaisun löytäminen mahdollistaisi entistä tehokkaamman tavan tehdä maa- ja kallioperän tiheyskartoitusta käyttämällä hyödyksi olemassa olevia pora- ja kairareikiä. Keksinnön avulla pystyttäisiin tunnistamaan kairauspisteiden väliin jäävien maa- ja kallioalueiden sisältämät materiaaliltaan tiheämmät osat. Tällaiset tiheämmät osat tai alueet ovat potentiaalisia malmikiviä ja siksi mielenkiintoisia kohteita jatkotutkimuksille. Vähemmän tiheät alueet sen sijaan ovat todennäköisemmin malmittomia alueita eli niiden kairaaminen ei ehkä ole tarpeen ollenkaan. Näin ollen myonien havaitsemiseen perustuva ratkaisu vähentäisi varhaisvaiheen malminetsinnän kairausmääriä eli tekisi malminetsinnästä ympäristöystävällisempää.Current techniques for measuring density in drill holes and drill holes have been implemented using a completely different technique than the myon detector. For example, in the mining and ore exploration industry, finding a solution based on myon detection would provide a more efficient way of conducting soil and bedrock density mapping using existing drill and drill holes. The invention would be able to identify denser material-containing parts of the earth and rock areas between drill points. Such denser parts or areas are potential ore stones and therefore interesting points for further study. Less dense areas, on the other hand, are more likely to be ore-free areas, so drilling may not be necessary at all. Thus, a solution based on the detection of myons would reduce the amount of drilling in early exploration, thus making the exploration more environmentally friendly.

Keksintö mahdollistaa myonimittausten tekemisen pora- ja kairarei’issä. Keksintöä voidaan soveltaa kuitenkin myös muihin käyttöalueisiin. Mahdollisia sovellusalueita keksinnölle on useita, mukaan lukien kaivostoiminta, malminetsintä, geoteknilliset tutkimukset jne. Keksintö täydentää ja osittain korvaa olemassa olevia teknologioita, kuten esimerkiksi kairarei’istä tehtäviä mikropainovoimamittauksia ja lentomittauksina tehtäviä painovoimamittauksia. Pora- ja kairarePissä tehtävien mikropainovoimamittausten ongelmana on suhteellisen rajoittunut säteittäinen läpäisykyky. Lentomittauksina tehtävien painovoimamittausten rajoitteena on tiheystietojen spatiaalisen tarkkuuden puute.The invention enables myon measurements to be made in drill holes and drill holes. However, the invention can also be applied to other applications. There are many possible applications for the invention, including mining, ore exploration, geotechnical research, etc. The invention complements and partially replaces existing technologies, such as microwave gravity measurements of drill holes and gravity measurements as aerial measurements. The problem with micro gravity measurements in drill and drill bits is the relatively limited radial permeability. A limitation of gravity measurements in flight measurements is the lack of spatial accuracy of density data.

KEKSINNÖN TARKOITUSPURPOSE OF THE INVENTION

Keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa uuden tiedon hankinta tavalla jonka hankkiminen ei ole mahdollista olemassa olevilla tekniikoilla. Myös tieto, joka keksinnön avulla saadaan kerättyä, on luonteeltaan uutta. Myoni-ilmaisimen tarkoituksena on kerätä tietoa myonien läpäisemän väliaineen suhteellisista tiheysvaihteluista. Kyseisen väliaine voi olla esimerkiksi (1) maaperäainesta, kuten esimerkiksi vuorottelevia hiekka-, sora- ja moreenikerroksia, (2) kallioainesta, kuten esimerkiksi kiteistä kallioperää tai kivettyneitä maaperäaineksia eli sedimenttikiviä, (3) vettä, öljyä tai muuta vastaavaa nestettä, tai (4) ihmisen luomia teknologisia rakennelmia.The object of the invention is to enable the acquisition of new information in a way which cannot be obtained by existing techniques. Also, the information obtained by the invention is new in nature. The purpose of the myon detector is to collect information on the relative density variations of the medium passing through the myon. Such medium may be, for example: (1) soil material such as alternating layers of sand, gravel, and moraine, (2) rock material such as crystalline bedrock or rocky sediment, (3) water, oil or the like, or (4) ) man-made technological constructions.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uutta teknologiaa oleva myonien lukumäärää mittaava laite, myoni-ilmaisin, jolla on tunnettuihin tiheydenmittaamislaitteisiin nähden suurempi kolmiulotteinen tarkkuus. Koska tiheät materiaalit absorboivat myoneja enemmän kuin pienemmän ominaistiheyden materiaalit, erilaisten materiaalien välisiä tiheysvaihteluita voidaan havaita määrittämällä kuinka paljon ne päästävät myoneja lävitseen aikayksikköä kohden. Esimerkki: alueet joilta tulee vähän myoneja myoni-ilmaisimeen, ovat tiheämpää materiaalia kuin ne, joiden läpi tulee suhteellisesti enemmän myoneja. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tehostaa tiheyden mittaukseen perustuvien kolmiulotteisten tiheysprofiilien käyttöä maa- ja kallioperän 3D-tomografisessa kuvantamisessa.The object of the invention is to provide a new technology for measuring the number of myons, a myon detector, which has a higher dimensional accuracy than known densitometers. Because dense materials absorb more myons than materials of lower specific gravity, density variations between different materials can be detected by determining how much they pass through myons per unit time. Example: Areas that emit little myons to the myon detector are denser than those with relatively more myons. In particular, it is an object of the invention to enhance the use of three-dimensional density profiles based on density measurement for 3D tomographic imaging of soil and bedrock.

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUSBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheen liitettyihin piirustuksiin, joissa:The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 esittää esimerkinomaisesti poikkileikkauksen keksinnön käyttämisestä pora-ja kairarei’issä.Figure 1 illustrates, by way of example, a cross-sectional view of the use of the invention in drill holes and drill holes.

Kuvio 2 tarkastelee keksinnön yleistä rakennetta.Figure 2 illustrates the general structure of the invention.

Kuvio 3 esittää keksinnön yleistä rakennetta kolmiulotteisesti.Figure 3 illustrates the general structure of the invention in three dimensions.

Kuvio 4 esittää sitä periaatetta miten keksinnöllä erotetaan myonihiukkaset normaalista taustasäteilystä (gammasäteilystä).Figure 4 illustrates the principle of separating myon particles from normal background (gamma) radiation by the invention.

Kuvio 5 esittää sitä periaatetta mihin keksinnön yleinen suuntaherkkyys perustuu.Figure 5 illustrates the principle upon which the general directional sensitivity of the invention is based.

Kuvio 6 esittää yksittäisen 1-valoanturisen tuikemuovisegmentin yleistä rakennetta.Figure 6 shows the general structure of a single 1-light sensor scintillator segment.

Kuvio 7 esittää sellaisen yksittäisen tuikemuovisegmentin yleistä rakennetta, jolla on kaksi tai useampia valoantureita.Fig. 7 shows the general structure of a single scintillation plastic segment having two or more light sensors.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUSDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Keksinnöllä eli myoni-ilmaisimella havaitaan myoneja epäsuorasti mittaamalla fotoneja, jotka syntyvät myonien törmätessä myoni-ilmaisimen sisältämiin tuikemuovisegmentteihin. Fotonit havaitaan ja niiden aiheuttama signaali tallennetaan. Tuotetun datan siirto ulkoisiin tietojärjestelmiin ja datan jatkokäsittely ovat osa myoni-ilmaisimen toimintaperiaatetta, mutta ne eivät ole keksinnön kriittisiä komponentteja, vaan ne voidaan toteuttaa usealla eri tavalla. Kuviot 1-7 esittävät myoni-ilmaisimen yksityiskohtia, toimintaa ja kriittisiä komponentteja.The invention, or myon detector, detects myons by indirectly measuring the photons produced by the collision of myons with the scintillation resin segments contained in the myon detector. Photons are detected and the resulting signal is recorded. The transfer of the generated data to external information systems and the further processing of the data are part of the operation of the myon detector, but they are not critical components of the invention, but can be implemented in many different ways. Figures 1-7 show details, function, and critical components of a myone detector.

Kuvio 1 esittää keksinnön yhden suoritusmuodon mukaisen mittausskenaarion. Myoni-ilmaisin 1 voidaan laskea pora- tai kairareikään A kaapelin 2 ja vinssin 3 yhdistelmällä, tai jollain vastaavalla teknisellä jäqestelmällä. Kaapelia 2 käytetään paitsi myoni-ilmaisimen mekaaniseen liikutteluun pora- ja kairareiässä, myös sähkönsyöttöön ja tiedonsiirtoon myoni-ilmaisimen ja maanpäällisen tiedontallennusjärjesteinään välillä (ei esitetty). Kaapeli 2 voi koostua esimerkiksi kahdesta osasta: mekaanisesta vaijerista ja tiedonsiirtokaapelista, jotka voidaan tarvittaessa korvata myös jollain toisella ratkaisulla. Kuvion 1 vasemmanpuoleisessa tilanteessa myoni-ilmaisin 1 lasketaan pystyasentoiseen pora- tai kairareikään A. Kuvion 1 oikeanpuoleisessa tilanteessa myoni-ilmaisin 1 lasketaan kaltevaan pora- tai kairareikään A. Myoni-ilmaisimen vieminen pora- tai kairareikään voidaan toteuttaa sekä maanpinnalta, kuten kuvio 1 esittää, että maanalaisesti (ei esitetty). Maan alla, kuten esimerkiksi maanalaisessa kaivoksessa, pora- tai kairareikä voi olla porattu/kairattu myös sivulle tai ylöspäin. Tällaisissa tapauksissa se voidaan työntää haluttuun kohtaan pora- tai kairareikää jollain mekaanisella ratkaisulla, kuten esimerkiksi kairaputkilla. Muutoin mittaustekniikka on samankaltainen kuin kuviossa 1 esitetään.Figure 1 shows a measurement scenario according to one embodiment of the invention. The myon detector 1 may be lowered into the drill hole or drill hole A by a combination of cable 2 and winch 3, or by some similar technical system. Cable 2 is used not only for the mechanical movement of the myon detector in the drill and borehole, but also for power supply and communication between its myon detector and its terrestrial data storage systems (not shown). For example, cable 2 may consist of two parts: a mechanical cable and a communication cable, which may, if necessary, be replaced by another solution. In the left position of Figure 1, the myone detector 1 is lowered into a vertical drill or drill hole A. In the right position of Figure 1, the myone detector 1 is lowered into an inclined drill or drill hole A. that underground (not shown). Underground, such as an underground mine, a bore or drill hole can also be drilled / drilled sideways or upwards. In such cases, it may be pushed into the desired position of the drill or drill hole by some mechanical solution, such as drill pipes. Otherwise, the measurement technique is similar to that shown in Figure 1.

Keksinnön edullisessa sovelluksessa myoni-ilmaisin 1 lasketaan halutulle syvyydelle ja jätetään havaitsemaan myoneja tai paremminkin niiden tuottamia fotoneja. Näin on tehty esimerkiksi kuvion 1 molemmissa kuvissa. Keksinnön toisessa edullisessa sovelluksessa mittaus suoritetaan usealla eri syvyydellä pora- tai kairareiässä. Kummassakin sovelluksessa yhdessä mittauskohdassa viivytään, kunnes myoneja on havaittu tilastollisesti riittävä määrä. Mittausaika pitenee syvyyden funktiona, koska mitä syvemmälle mennään, sitä vähemmän myoneja mittalaitteen syvyydelle pääsee.In a preferred embodiment of the invention, the myon detector 1 is lowered to the desired depth and left to detect the myons, or rather the photons they produce. This is done, for example, in both figures of Figure 1. In another preferred embodiment of the invention, the measurement is made at several different depths in the bore or drill hole. In both applications, one measurement point is delayed until a statistically sufficient number of myons have been detected. The measuring time increases as a function of depth because the deeper you go, the fewer myons will reach the depth of the gauge.

Keksinnön kalliimmassa sovelluksessa mittaus tai useita mittauksia suoritetaan useammassa kuin kahdessa pora- tai kairareiässä. Reikien pitää sijaita suhteellisen pienellä alueella. Jos mittauksia suoritetaan tarpeeksi paljon ja tarpeeksi monessa pora- tai kairareiässä, mittausdataa voidaan hyödyntää kolmiulotteisten tiheysprofiilien tekemiseksi (3D tomografia). Tämän tyyppinen mittausdata on erityisen hyödyllistä aineiston jatkokäsittelyvaiheessa ja mahdollistaa esimerkiksi tutkitun kohteen kolmiulotteisen mallintamisen tiheydenvaihteluiden osalta.In a more expensive embodiment of the invention, the measurement or multiple measurements are made in more than two drill or drill holes. The holes should be located in a relatively small area. If enough measurements are made and in a sufficient number of drill or drill holes, the measurement data can be utilized to create three-dimensional density profiles (3D tomography). This type of measurement data is particularly useful in the further processing of the material and enables, for example, three-dimensional modeling of the studied object with respect to density variations.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen myoni-ilmaisimen 1 sisäinen rakenne. Myoni-ilmaisin on ulkoapäin katseltuna pitkänomainen sylinteri eli se on poikkileikkaukseltaan samanmuotoinen kuin pora- ja kairareiät. Tämä muotojen samankaltaisuus mahdollistaa myoni-ilmaisimen laskemisen pora- tai kairareikään helposti. Myoni-ilmaisimen toisessa päässä on kiinnitysmekanismi 7 kuviossa 1 esitetylle kaapelille 2. Myoni-ilmaisimen 1 sisäosat on suojattu sylinterimäisellä ulkokuorella 4, kuten kuvion 2 vasemmanpuoleinen kuva esittää. Välitilassa 5 kulkee muun muassa tiedonsiirto- ja sähkönsyöttöjohtoja ja muuta tarvittavaa elektroniikkaa. Loput tilasta on joko tyhjää tai täytetty jollain sopivalla täyteaineella. Ulkokuori 4 voidaan käyttökohteen olosuhteista riippuen rakentaa esimerkiksi ruostumattomasta, haponkestävästä tai erikoislujasta teräksestä tai muusta käyttösovellukseen sopivasta materiaalista. Ulkokuori 4:n sisällä oleva myoni-ilmaisimen aktiivinen ilmaisinjärjestelmä 6 täyttää suurimman osan ulkokuori 4:n sylinterimäisestä sisätilasta. Aktiivisen ilmaisinjäqestelmän 6 päätyleike on yleensä suorakaiteen tai neliön muotoinen, mutta se voi olla myös muun muotoinen.Figure 2 illustrates the internal structure of a myon detector 1 according to the invention. From the outside, the Myoni detector is an elongated cylinder, ie it has the same cross-sectional shape as the drill and drill holes. This similarity in shape allows the myon detector to be easily lowered into a drill or drill hole. At the other end of the myoni detector is a fastening mechanism 7 for the cable 2 shown in Fig. 1. The inner portions of the myoni detector 1 are protected by a cylindrical outer casing 4, as shown in the left figure of Fig. 2. Intermediate space 5 includes, for example, data transmission and power supply lines and other necessary electronics. The rest of the space is either empty or filled with some suitable filler. Depending on the conditions of use, the outer casing 4 may be constructed, for example, of stainless, acid-proof or high-strength steel or other suitable material for the application. The active detection system 6 of the myon detector inside the outer casing 4 fills most of the cylindrical interior of the outer casing 4. The end section of the active detector system 6 is generally rectangular or square, but may also have other shapes.

Kuvio 3 esittää myoni-ilmaisimen 1 sisäisen rakenteen kolmiulotteisesti niin, että keksinnön aktiivinen ilmaisinjärjestelmä 6 on sijoitettu suojakuori 4:n sisälle. Keksinnön aktiivinen ilmaisinjärjestelmä 6 muodostuu vaihtelevasta määrästä tuikemuovisegmenttejä B. Aktiivinen ilmaisinjärjestelmä 6 ei itsessään ole niinkään oma osansa, vaan jäijestelmä, joka koostuu pienemmistä kokonaisuuksista, kuten tuikemuovisegmenteistä, jotka on sidottu yhteen tiukaksi paketiksi. Tuikemuovisegmentit ovat päätyleikkeestään yleensä neliön tai suorakaiteen muotoisia, mutta ne voivat olla myös jonkin muun muotoisia. Pituusakselinsa suunnassa tuikemuovisegmentit ovat tyypillisesti pitkänomaisia, kuten myös niitä ympäröivä suojakuori 4. Kuvion 3 alareunassa oleva rivi esittää aktiivisen ilmaisinjäqestelmä 6:n yleisimpien versioiden pääty leikkeet siten, että kukin katkoviivojen rajaama alue edustaa yhtä tuikemuovisegmenttiä. Vasemmanpuoleisimmassa aktiivisen ilmaisinjärjestelmä 6:n versiossa tuikemuovisegmenttejä on vain yksi kappale, sitä seuraavassa kaksi, ja niin edelleen. Tuikemuovisegmenttien lukumäärälle ei ole muita rajoitteita kuin käytettävissä oleva tilavuus ja sovellusalueen tarpeet. Myös parittomat lukumäärät ovat mahdollisia.Figure 3 shows the internal structure of the myone detector 1 in three dimensions with the active detector system 6 of the invention positioned inside the protective housing 4. The active detector system 6 of the invention consists of a variable number of scintillation segments B. The active detector system 6 itself is not so much a part, but a rigid system consisting of smaller entities, such as scintillation segments, bound together in a tight package. The scintillation segments are generally square or rectangular in shape, but may also have some other shape. In the direction of its longitudinal axis, the scintillation resin segments are typically elongated, as well as the surrounding sheath 4. The row at the bottom of Figure 3 shows the end sections of the most common versions of the active detector system 6 such that each area delimited by dotted lines represents one scintillation resin. In the leftmost version of Active Detector System 6, there is only one piece of scintillation segments, followed by two, and so on. There are no restrictions on the number of scintillation segments other than the available volume and application requirements. Odd numbers are also possible.

Kuvio 4 esittää tuikemuovisegmenttien B käytön periaatteet kuviota 3 tarkemmin. Kuvion 4 esittämässä tilanteessa myoni-ilmaisimen 1 aktiivinen ilmaisinjärjestelmä 6 muodostuu kahdesta tuikemuovisegmentistä B mallia 8 (8a ja 8b). Molemmat tuikemuovisegmentit 8a ja 8b on päällystetty sisäänpäin heijastavalla kerroksella 13 eli ne on eristetty optisesti toisistaan. Tämä sama tuikemuovisegmenttejä koskeva rakenne toistuu myös kaikissa muissa keksinnön versioissa. Sisäänpäin heijastavan kerroksen 13 tarkoituksena on ohjata myonien tuottamat fotonit kyseistä tuikemuovisegmenttiä pitkin eteenpäin. Sisäänpäin heijastavan kerroksen 13 toinen tarkoitus on estää fotonien karkaaminen oman tuikemuovisegmenttinsä ulkopuolelle. Tuikemuovisegmenttejä B tarvitaan vähintään kaksi, jotta keksinnön avulla pystyttäisiin erottamaan myonihiukkaset normaalista taustasäteilystä (gammasäteilystä). Molemmat hiukkassäteilyn muodot tuottavat tuikemuovisegmenteissä fotoneja, mutta myonihiukkanen pystyy tuottamaan fotoneja useammassa kuin yhdessä tuikemuovisegmentissä samanaikaisesti. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että vain yhdessä tuikemuovisegmentissä havaitut fotonit tulkitaan aina normaalin taustasäteilyn synnyttämiksi fotoneiksi. Osa näistäkin fotoneista saattaa olla myonien tuottamia, mutta mittauksessa saatavan aineiston laadun varmistamiseksi kaikki vain yhdessä tuikemuovisegmentissä havaitut fotonit tulkitaan normaalin taustasäteilyn synnyttämiksi fotoneiksi. Käänteisesti kaikki ne tapaukset joissa fotoneja havaitaan samanaikaisesti vähintään kahdessa tuikemuovisegmentissä, tulkitaan myonien aiheuttamiksi tapahtumiksi. Näiden niin sanottujen ”koinsidenssi” (yhtäaikaisuus) - tapahtumien havaitseminen on mahdollista kuvion 4 mukaisella rakenteella. Kuvion 4 alareunassa esitetään symbolein mitä koinsidenssilla ja niin sanotulla yhtäaikaisuusehdolla tarkoitetaan. Ylemmällä symbolirivillä esitetään tapauksia, joissa ajanhetkellä ti vain toinen tuikemuovisegmenteistä 8a ja 8b saa osuman jostain hiukkasesta. Osuma synnyttää jommassakummassa tuikemuovisegmenteistä 8a tai 8b fotoneja. Osumaa eli fotonien syntymistä kuvataan mustaksi värjätyllä tuikemuovisegmentillä. Koska osumia on vain yksi, myoni-ilmaisimen ohjelmisto tulkitsee, että osuman aiheuttaja oli luonnon normaalia taustasäteilyä (gammasäteilyä), vaikka periaatteessa osuman saattoi aiheuttaa myös huonosti osunut myonihiukkanen. Alempi symbolirivi esittää tapahtumaa, jossa osumia taltioidaan yhtä aikaa kahdessa eri tuikemuovisegmentissä. Myoni-ilmaisimen ohjelmisto tulkitsee tämän tilanteen aiheuttajaksi myonihiukkasen kulkemisen aktiivisen ilmaisinjärjestelmän 6 sisältämien tuikemuovisegmenttien läpi. Fysikaalisista syistä johtuen vain myonit pystyvät toistuvasti tuottamaan fotoneja samanaikaisesti useammassa kuin yhdessä tuikemuovisegmentissä.Figure 4 illustrates the principles of using scintillation segments B in more detail than Figure 3. In the situation illustrated in Figure 4, the active detector system 6 of the myone detector 1 consists of two scintillation resin segments B of pattern 8 (8a and 8b). Both scintillation segments 8a and 8b are coated with an inwardly reflecting layer 13, i.e., they are optically insulated from one another. This same structure for scintillation segments is repeated in all other versions of the invention. The purpose of the inward reflecting layer 13 is to direct the photons produced by the myons along said scintillation segment. Another purpose of the inwardly reflecting layer 13 is to prevent photons from escaping outside of its scintillation segment. At least two scintillation resin segments B are required for the invention to be able to distinguish myonic particles from normal background radiation (gamma radiation). Both forms of particle radiation produce photons in scintillation segments, but the myon particle is capable of producing photons in more than one scintillation segment simultaneously. In practice, this means that photons detected in only one scintillation segment are always interpreted as photons generated by normal background radiation. Some of these photons may also be produced by myons, but to assure the quality of the data obtained in the measurement, all photons detected in only one scintillation segment are interpreted as photons generated by normal background radiation. Conversely, all cases where photons are simultaneously detected in at least two scintillation segments are interpreted as myon-induced events. The structure of Fig. 4 makes it possible to detect these so-called "coincidence" (concurrency) events. At the bottom of Fig. 4, what is meant by coincidence and the so-called coincidence condition are represented by symbols. The upper row of symbols shows cases where, at time ti, only one of the scintillation segments 8a and 8b hits a particle. The hit generates photons in either of the scintillator segments 8a or 8b. The hit, or photon generation, is represented by a black-dyed scintillation segment. Because there is only one hit, the myone detector software interprets that the hit was caused by natural background radiation (gamma), although in principle the hit could also be caused by a badly hit myon particle. The lower row of symbols represents an event where hits are recorded simultaneously in two different scintillation segments. The myon detector software interprets this situation as causing the passage of a myon particle through the scintillation segments of the active detector system 6. For physical reasons, only myons can repeatedly produce photons simultaneously in more than one scintillation resin segment.

Kuvio 4 esittää kaksisegmenttistä myoni-ilmaisinratkaisua eli keksinnön sellaista sovellusta, jolla kyetään tunnistamaan myonit luonnon normaalista taustasäteilystä (gammasäteilystä). Tällainen ratkaisu ei kuitenkaan riitä vielä kertomaan ohjelmistolle miltä suunnalta myonit tulivat. Tähän kysymykseen vastaamiseksi tarvitaan enemmän kuin kaksi tuikemuovisegmenttiä.Figure 4 illustrates a dual segment myon detector solution, an embodiment of the invention capable of detecting myons from natural background radiation (gamma radiation). However, such a solution is not yet enough to tell the software which direction the myons came from. More than two scintillation segments are required to answer this question.

Monisegmenttistä (tuikemuovisegmenttejä B >2 kpl) keksinnön sovellusmuotoa käytettäessä tuikemuovisegmenttejä koskeva ja edellä esitetty yhtäaikaisuusehto voidaan tarvittaessa poistaa. Tällöin samalla myoni-ilmaisimella voidaan määrittää tutkittavan ympäristön gamma-aktiivisuutta (gammasäteilyä), sillä nyt kaikki fotonit tulkitaan gammasäteilystä aiheutuviksi. Vaikka tämä ei todellisuudessa pidä paikkansa eli osa fotoneista on edelleen myonien synnyttämiä, tällainen tulkinta antaa lisätietoa mittausalueen ympäristön gamma-aktiivisuudesta. Laskentataajuuden muuttuminen antaa geologeille lisätietoa esimerkiksi kivilajien vaihtumisesta tutkittavassa kairanreiässä.When using a multi-segment (scintillation plastic segments B> 2), the condition of coexistence described above for the scintillation plastics segments and the above can be eliminated. In this case, the same myone detector can be used to determine the gamma activity (gamma radiation) of the environment being studied, since all photons are now interpreted as being due to gamma radiation. Although this is not really true, meaning that some of the photons are still generated by myons, such an interpretation provides additional insight into the gamma activity of the surrounding area. Changes in the computational frequency provide geologists with additional information on, for example, rock types in the borehole under investigation.

Kuvion 5 esittämän keksinnön sovelluksessa myoni-ilmaisimen 1 sisäinen aktiivinen ilmaisinjäijestelmä 6 on jaettu yhdeksään tuikemuovisegmenttiin B, kaikki mallia 9. Kuvio 5 esittää sitä periaatetta mihin keksinnön yleinen suuntaherkkyys perustuu. Koska jokainen tuikemuovisegmentti 9 on optisesti eristetty toisista segmenteistä heijastavalla kerroksella 13, kussakin segmentissä havaitut fotonit syntyvät nimenomaan kyseisessä segmentissä. Kuvion 5 alareunassa esitetään symbolein tyypilliset signaalivaihtoehdot siten, että esitetyt yhdeksän ruutua kuvaavat yhdeksänsegmenttistä aktiivista ilmaisin)ärjestelmää 6. Kukin ruutu symboloi yhtä tuikemuovisegmenttiä B. Mustiksi värjätyt ruudut esittävät niitä tuikemuovisegmenttejä, joissa syntyy fotoneja. Syntyneet fotonit voidaan tulkita myonien synnyttämiksi sillä perusteella, että fotoneja syntyy yhtä aikaa vähintään kahdessa vierekkäisessä tuikemuovisegmentissä; yhtäaikaisuusehto täytyy myös tapauksissa joissa fotoneja syntyy yhtä aikaa vain kulmistaan vierekkäisissä tuikemuovisegmenteissä. Erilaisia signaali vaihtoehtoja on lukuisia ja kuvion 5 alareunan ruudukot esittävät vain osan eri vaihtoehdoista. Esimerkki: vasemmanpuoleisimman ruudukon ylin rivi on värjätty mustaksi. Tällainen signaali tarkoittaa, että yhdeksänsegmenttisen myoni-ilmaisimen ylimmän segmenttirivin jokaiseen kolmeen segmenttiin osuu myoni. Tällä ratkaisulla ei kuitenkaan vielä saada selville kummalta puolelta laitetta tämä myoni tulee, siis oikealta vai vasemmalta. Jo saatu suuntatietokin on kuitenkin arvokasta tietoa ja se voidaan saada keksinnön kaltaisella monisegmenttisellä ratkaisulla. Kuvion 5 esittämä yhdeksänsegmenttinen keksinnön sovellus ei ole ainoa vaihtoehto tällaisen suuntatiedon saamiseksi, tuikemuovikennosto voi sisältää myös jonkun muun lukumäärän tuikemuovisegmenttejä. Ainoa ehto on, että toisistaan sisäänpäin heijastavalla kerroksella 13 optisesti eristettyjä tuikemuovisegmenttejä on enemmän kuin kuvion 4 esittämässä rakenteessa. Kun segmenttejä on yhdeksän tai enemmän, keksinnön yleinen suuntaherkkyys paranee. Täten kuvion 5 esittämä keksinnön sovellus kykenee samanaikaisesti kahteen toimintoon: tunnistamaan myonit normaalista taustasäteilystä ja tunnistamaan kunkin myonihiukkasen liikeradan.In the embodiment of the invention shown in Fig. 5, the internal active detector array 6 of the myone detector 1 is divided into nine scintillation resin segments B, all of Model 9. Fig. 5 illustrates the principle upon which the general directional sensitivity of the invention is based. Since each scintillation resin segment 9 is optically isolated from the other segments by a reflective layer 13, the photons detected in each segment are generated specifically in that segment. At the bottom of Figure 5, typical signal variants of the symbols are shown so that the nine squares shown represent a nine-segment active detector system 6. Each box represents one scintillation segment B. The black-colored squares represent the scintillation segments in which they are created. The resulting photons can be interpreted to be myon-generated on the basis that photons are generated simultaneously in at least two adjacent scintillation segments; the condition of concurrency must also apply in cases where photons are produced only in scintillation segments adjacent to the corners. There are many different signal options, and the grids at the bottom of Fig. 5 represent only a portion of the different options. Example: The top row of the leftmost grid is colored black. Such a signal means that each of the three segments of the top segment row of the nine-segment myone detector is hit by a myon. However, this solution does not yet determine which side of the device this myone comes from, that is, right or left. However, the directional information obtained already is valuable information and can be obtained by a multi-segment solution such as the invention. The nine-segment embodiment of the invention shown in Figure 5 is not the only alternative for obtaining such directional information, the scintillation cell may also include some other number of scintillation segments. The only condition is that there are more optically insulated scintillation segments 13 on the inwardly reflecting layer 13 than in the structure shown in Fig. 4. When there are nine or more segments, the overall directional sensitivity of the invention is improved. Thus, the embodiment of the invention shown in Fig. 5 is capable of simultaneously performing two functions: detecting myons from normal background radiation and detecting the path of motion of each myone particle.

Kaikissa keksinnön eri suoritusmuodoissa kussakin tuikemuovisegmentissä syntyneet fotonit havaitaan siihen kiinnitetyllä valoherkällä ilmaisimella, valoanturilla. Yhdessä myoni-ilmaisimen suoritusmuodossa sen jokainen tuikemuovisegmentti on varustettu yhdellä valoanturilla. Tällöin jokaisen tuikemuovisegmentin toinen pää on heijastava pinta. Kuvio 6 esittää tällaisen myoni-ilmaisimen yhtä tuikemuovisegmenttiä 10. Tämä tuikemuovisegmentti on varustettu yhdellä valoanturilla 11 ja siihen yhteydessä olevalla tiedonsiirtojohdolla 12. Lisäksi tuikemuovisegmentti 10 on kokonaan päällystetty sisäänpäin heijastavalla kerroksella 13. Kuvio 7 esittää sellaista keksinnön sovellusta, jossa valoantureita 11 on kaksi kappaletta, tarkemmin sanottuna yksi tuikemuovisegmentin kummassakin päässä. Aiemmin kuvioissa 4 ja 5 esitetyt tuikemuovisegmentit 8 ja 9 voivat valoanturiensa määrän osalta olla joko kuvion 6 tai 7 esittämien tuikemuovisegmenttien kaltaisia. Kukin tuikemuovisegmentti voidaan varustaa myös useammalla kuin kahdella valoanturilla (ei esitetty).In all different embodiments of the invention, the photons generated in each scintillation resin segment are detected by a photosensitive detector attached thereto, a light sensor. In one embodiment of the myon detector, each scintillation resin segment is provided with a single light sensor. Thus, the other end of each scintillation segment is a reflective surface. Figure 6 shows one scintillation segment 10 of such a myon detector. This scintillation segment is provided with a single light sensor 11 and a communication cable 12 associated therewith. In addition, the scintillation segment 10 is completely covered with an inward reflecting layer 13. Figure 7 illustrates an embodiment of the invention more specifically, one at each end of the scintillation segment. The scintillation resin segments 8 and 9 previously shown in Figures 4 and 5 may be similar to the scintillation resin segments shown in Figures 6 or 7 in terms of their number of light sensors. Each scintillation segment may also be equipped with more than two light sensors (not shown).

Kuvio 7 esittää yhtä tapaa miten myonihiukkasten liikeratojen lisäksi voidaan myös määrittää myonien tulosuuntia. Kuvio 7 esittää yhtä tuikemuovisegmenttiä 10. Tämän tuikemuovisegmentin molemmissa päissä on valoanturi Ilja siihen yhteydessä oleva tiedonsiirtojohto 12. Lisäksi kukin tuikemuovisegmentti 10 on optisesti eristetty muista tuikemuovisegmenteistä sisäänpäin heijastavalla kerroksella 13, joka peittää koko segmentin. Kun tuikemuovisegmentti 10:een törmää hiukkanen, syntyy joukko fotoneja, jotka lähtevät etenemään tuikemuovia pitkin eri suuntiin. Koska nämä fotonit heijastuvat sisäänpäin heijastavasta kerroksesta 13 takaisin, kaikki fotonit vastaanotetaan jommassakummassa valoantureista 11. On erittäin todennäköistä, että fotoneja vastaanotetaan molemmissa valoantureissa 11 koska jo yhden myonin kulkeminen tuikemuovisegmentin 10 läpi tuottaa tuikemuovien atomeissa tuhansia tai jopa yli kymmenentuhatta fotonia. Kun fotoni törmää valoanturiin, syntyy sähköpulssi. Valoantureista saatavien sähköpulssien aikaeron perusteella voidaan määrittää hiukkasen osumapaikka kyseisessä tuikemuovisegmentissä. Tieto fotonien saapumisajasta saadaan selville kun valoanturi 11 muuntaa vastaanottamansa fotonit sähköpulsseiksi, jotka siirretään tallennusyksikköön ja ohjelmistolle tiedonsiirtojohtoa 12 pitkin. Tallennetut tiedot sisältävät vastaanottoajan, joten tällä periaatteella saadaan suuntatietoa siitä mihin kohtaan kutakin tuikemuovisegmenttiä myonit osuvat. Myonien tulosuunnista saadaan suuntatietoa vertaamalla eri tuikemuovisegmenttien saamia osumia keskenään ja myös kuvion 5 esittämän rakenteen kertomaan yleiseen suuntatietoon.Figure 7 shows one way in which, in addition to the trajectories of myon particles, the directions of myon uptake can also be determined. Figure 7 shows one scintillation segment 10. At each end of this scintillation segment is a light sensor I1a and a communication cable 12 associated therewith. In addition, each scintillation segment 10 is optically insulated from the other scintillation segments with an inwardly reflecting layer 13 covering the entire segment. When the scintillator segment 10 collides with a particle, a plurality of photons are generated which proceed to propagate along the scintillation plastic in different directions. Because these photons are reflected inwardly from the reflective layer 13, all photons are received at either of the light sensors 11. It is highly likely that photons are received at both light sensors 11 because already passing one myon through the scintillation segment 10 produces thousands or even tens of thousands of photons. When a photon collides with a light sensor, an electrical pulse is generated. The time difference of the electrical pulses from the light sensors can be used to determine the location of the particle hit in that scintillation segment. Information on the arrival time of the photons is obtained when the light sensor 11 converts the received photons into electrical pulses, which are transmitted to the storage unit and the software via the communication line 12. The stored data includes the reception time, so this principle provides directional information on where the myons hit each scintillation segment. The directional information of the myons is obtained by comparing the hits of the various scintillation segments with each other and also with the general directional information represented by the structure shown in Figure 5.

Kuvion 5 mukaisella toteutuksella voidaan selvittää hiukkasen liikeradan suunta, mutta ei sitä, kummalta puolelta myoni on laitteeseen osunut. Käyttämällä kuvion 7 mukaista mittausjärjestelmää, missä kullakin tuikemuovisegmentillä on molemmissa päissään valoilmaisimet, voidaan myonien tuottamien fotonien syntykohdat eli osumakohdat määrittää. Yhdistämällä osumakohtatiedot yleiseen tietoon siitä, että maan alta myoneita ei tule, voidaan määrittää myös myonien tulokulma niin zeniitti-kuin atsimuuttikulmissa kun myoni-ilmaisimen 1 asento pora- tai kairareiässä tunnetaan.With the implementation of Figure 5, the direction of the trajectory of the particle can be determined, but not which side of the myone has hit the device. By using the measuring system of Figure 7, where each scintillation segment has light detectors at each end, the origin of the photons produced by the myons can be determined. By combining hit data with the general knowledge that there are no underground myons, it is also possible to determine the angle of incidence of myons at both the zenith and azimuth angles when the position of the myone detector 1 in the drill hole or hole is known.

Edellä on selostettu eräitä keksinnön mukaisen myoni-ilmaisimen suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu edellä selostettuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin suojavaatimusten määrittelemissä rajoissa. Useimmat keksinnön sovellukset sisältävät yhdistelmän erilaisia ja esitetyn kaltaisia suoritusmuotoja. Alan ammattilaiselle on selvää, että keksinnön eri osa-alueita voidaan toteuttaa monin eri tavoin, mutta että suojavaatimusten mukainen tuikemuovisegmenttien käyttö on keksinnön arvokkainta osaa.Some embodiments of the myon detector according to the invention have been described above. The invention is not limited to the solutions described above, but the inventive idea can be applied in various ways within the scope defined by the claims. Most embodiments of the invention include a combination of various and similar embodiments. It will be apparent to one skilled in the art that various aspects of the invention may be implemented in many different ways, but that the use of scintillation segments according to the protection requirements is the most valuable part of the invention.

Claims (6)

SUOJAVAATIMUKSETPROTECTION REQUIREMENTS 1. Myondetektor som är en anordning som fastställer densitetsskillnader i jord- och stenmaterial, vilken anordning uppvisar en avlång cylinderformig skyddshylsa (4) och en kabel (2) för att förflytta den i ett borrhål, vilken kabel förflyttas med en vinsch (3) eller motsvarande, kännetecknad av att ett utrymme innanför myondetektoms skyddshylsa (4) uppvisar ett aktivt detektorsystem (6) med ett eller flera vanligtvis avlånga scintillationsplastsegment (8, 9, 10) med rund, rektangulär, kvadratisk eller någon annan form, varav varje upptäcker ljus (fotoner) som bildas av myonpartiklar och av normal naturlig bakgrundsstrålning (gammastrålning), och varav varje är optiskt isolerade från andra scintillationsplastsegment genom att de helt täcks med ett inåtreflekterande lager (13).1. Myondetector som e en anordning som fastställer densitetsskillnader i jord- och stenmaterial, wilk anordning uppvisar en avlång cylinderformig shields (4) och en cable (2) för att förflytta den i ett borrhål, wilk cable förflyttas med en vinsch motivvarand, kangnetecknad av att etrymme innanför myondetektomes skyddshylsa (4) uppvisar et active detector system (6) med el eller flera vanligtvis avlånga scintillationsplastsegment (8, 9, 10) med rund, rectangular, quadrant eller photoner) som pictures av myonpartiklar och av normal naturlig bakgrundsstrålning (gammastrålning), och variegated ophthalmic isolerade från andra scintillationsplastegment genomic image de lichen med lager (13). 1. Myoni-ilmaisin, joka on maa- ja kiviainesten tiheyseroja määrittävä laite, jossa on pitkänomainen sylinterinmuotoinen suojakuori (4) ja sen pora- tai kairareiässä liikuttamiseen tarkoitettu kaapeli (2), jota liikutellaan vinssillä (3) tai vastaavalla; tunnettu siitä, että myoni-ilmaisimen suojakuoren (4) sisäpuolisessa tilassa on aktiivinen ilmaisinjäijestelmä (6), jossa on yksi tai useampia pyöreän, suorakaiteen, neliön tai jonkin muun muodon muotoisia ja tavallisesti pitkänomaisia tuikemuovisegmenttejä (8, 9, 10), joista jokainen havaitsee myonihiukkasten sekä luonnon normaalin taustasäteilyn (gammasäteilyn) synnyttämää valoa (fotoneja) ja joista jokainen on optisesti eristetty muista tuikemuovisegmenteistä peittämällä ne kokonaan sisäänpäinheijastavalla kerroksella (13).A myone detector, which is a device for determining the difference in density between soil and rock material, having an elongated cylindrical sheath (4) and a cable (2) for moving it in a bore or drill hole, driven by a winch (3) or the like; characterized in that inside the housing of the myon detector cover (4) there is an active detector detector system (6) having one or more circular, rectangular, square or other shaped and usually elongated scintillation plastic segments (8, 9, 10), each of which detects light (photons) generated by myon particles and natural background radiation (gamma), each optically isolated from other scintillation segments by completely covering them with an inward reflecting layer (13). 2. Myondetektor enligt skyddskrav 1, kännetecknad av att det aktiva detektorsystem (6) som innehåller åtminstone två scintillationsplastsegment (8, 9, 10) möjliggör att myonpartiklar kan separeras från den normala naturliga bakgrundsstrålningens (gammastrålningens) partiklar.The myondetector enligt skyddskrav 1, kangnetecknad av att det active detector system (6) som innehåller åtminstone två scintillationsplastsegment (8, 9, 10) möjliggör att myonpartiklar kan separeras från den normal natural bakgrundsstrålningens. 2. Suojavaatimuksen 1 mukainen myoni-ilmaisin; tunnettu siitä, että vähintään kaksi tuikemuovisegmenttiä (8, 9, 10) sisältävä aktiivinen ilmaisinjärjestelmä (6) mahdollistaa myonihiukkasten erottamisen luonnon normaalin taustasäteilyn (gammasäteilyn) hiukkasista.2. The myon detector of claim 1; characterized in that an active detector system (6) comprising at least two scintillation plastic segments (8, 9, 10) enables the separation of myon particles from natural normal background (gamma) particles. 3. Myondetektor enligt skyddskrav 1 och 2, kännetecknad av att myondetektoms konstruktion med flera segment, det vill säga den konstruktion som innehåller fler än två scintillationsplastsegment (8, 9, 10), möjliggör att myonpartiklamas rörelsebanor kan fastställas genom att använda ett samtidighetsvillkor, enligt vilket två eller flera intilliggande scintillationsplastsegment (10) ska sända ut fotoner samtidigt innan en programvara kan fastställa myonpartiklamas rörelsebanor.3. Myondetector enligt shields 1 and 2, tilt pathway constructs med flera segment, det wedge constructs som innehåller fler än två scintillationsplastsegment (8, 9, 10), möjliggör att myonpartiklamas rörelsebanor kan attstéllas (10) sk sända ut fotoner samtidigt innan en software kan fastställa myonpartiklamas rörelsebanor. 3. Suojavaatimusten 1 ja 2 mukainen myoni-ilmaisin; tunnettu siitä, että myoni-ilmaisimen monisegmenttinen rakenne, eli rakenne joka sisältää enemmän kuin kaksi tuikemuovisegmenttiä (8, 9, 10), mahdollistaa myonihiukkasten liikeratojen määrittämisen käyttämällä hyödyksi yhtäaikaisuusehtoa, jonka mukaan kahden tai useamman vierekkäisen tuikemuovisegmentin (10) on lähetettävä fotoneja samanaikaisesti ennen kuin ohjelmisto saa määritetyksi myonihiukkasten liikeradat.3. Myone detector according to protection requirements 1 and 2; characterized in that the multiple segment structure of the myone detector, i.e., the structure containing more than two scintillation plastic segments (8, 9, 10), enables the determination of the motion paths of myon particles using the simultaneous condition that two or more adjacent scintillation plastic segments (10) the software determines the trajectories of myon particles. 4. Myondetektor enligt skyddskrav 1, 2 och 3, kännetecknad av att varje scintillationsplastsegment (8, 9, 10) som optiskt har isolerats från varandra i det aktiva detektorsystem (6) som uppvisar flera segment, har försetts med en ljussensor (11) i ena ändan, vilka ljussensorer omvandlar mottagna fotoner till elpulser som överförs till en lagringsenhet via en dataöverföringsledning (12).4. Myondetector enrollt shields 1, 2 and 3, rotating scintillationsplastic segment (8, 9, 10) som optic harness isolation means for detecting active detector system (6) som uppvisar flera segment, harnessed med en ljussensor (11) I have, ljussensorer omvandlar mottagna fotoner till elpulser som överförs till en lagringsenhet via en dataöverföringsledning (12). 4. Suojavaatimusten 1, 2 ja 3 mukainen myoni-ilmaisin; tunnettu siitä, että kukin monisegmenttisen aktiivisen ilmaisinjäqestelmän (6) toisistaan optisesti eristetyistä tuikemuovisegmenteistä (8, 9, 10) on varustettu toisesta päästään valoanturilla (11), jotka muuntavat vastaanottamansa fotonit sähköpulsseiksi, jotka siirretään tallennusyksikköön tiedonsiirtojohtoa (12) pitkin.4. Myone detector according to protection requirements 1, 2 and 3; characterized in that each of the optically isolated scintillation resin segments (8, 9, 10) of the multi-segment active detector array (6) is provided at its other end with a light sensor (11) which converts the received photons into electrical pulses transmitted to the storage unit. 5. Myondetektor enligt skyddskrav 1, 2 och 3, kännetecknad av att en del av eller samtliga scintillationsplastsegment (8, 9, 10) som optiskt har isolerats från varandra i det aktiva detektorsystem (6) som uppvisar flera segment, har försetts med en eller flera ljussensorer (11) i båda ändar, vilka ljussensorer omvandlar mottagna fotoner till elpulser som överförs till en lagringsenhet via en dataöverföringsledning (12) så att träffpunkterna av de myonpartiklar som träffat de olika scintillationsplastsegmenten (8, 9, 10) kan fastställas programmässigt.5. Myondetector encompass panel 1, 2 and 3, tilt scanners with scintillationsplastic segment (8, 9, 10) som optisk har isolerats från varandra i det active detector system (6) som uppvisar flera segment, har försetts med en eller flera ljussensorer (11) i båda ändar, ljussensorer omvandlar mottagna fotoner till elpulser som överförs till en lagringsenhet via en dataöverföringsledning (12) så att träffpunkterna av de myonpartiklar som träffat de olika scintilläsplast. 5. Suojavaatimusten 1, 2 ja 3 mukainen myoni-ilmaisin; tunnettu siitä, että osa tai kaikki monisegmenttisen aktiivisen ilmaisinjärjestelmän (6) toisistaan optisesti eristetyistä tuikemuovisegmenteistä (8, 9, 10) on varustettu molemmista päistään yhdellä tai useammalla valoanturilla (11), jotka muuntavat vastaanottamansa fotonit sähköpulsseiksi, jotka siirretään tallennusyksikköön tiedonsiirtojohtoa (12) pitkin, jotta eri tuikemuovisegmentteihin (8, 9, 10) törmänneiden myonihiukkasten osumapaikat voidaan määrittää ohjelmallisesti.5. Myone detector according to protection requirements 1, 2 and 3; characterized in that some or all of the optically isolated scintillation resin segments (8, 9, 10) of the multi-segment active detector system (6) are provided at each end with one or more light sensors (11) which convert the received photons into electrical pulses transmitted to the storage unit 12 , in order to determine programmatically the locations of myone particles that have collided with different scintillation resin segments (8, 9, 10). 6. Suojavaatimusten 1, 2, 3, 4 ja 5 mukainen myoni-ilmaisin; tunnettu siitä, että monisegmenttistä keksinnön sovellusmuotoa käytettäessä segmenttien yhtäaikaisuusehto voidaan poistaa, jolloin laitteistolla voidaan määrittää tutkittavan ympäristön gamma-aktiivisuutta (gammasäteilyä). SKYDDSKRAV6. Myone detector according to protection requirements 1, 2, 3, 4 and 5; characterized in that, when using a multi-segment embodiment of the invention, the condition of segment coexistence can be eliminated, whereby the equipment can determine the gamma activity (gamma radiation) of the environment being studied. SKYDDSKRAV 6. Myondetektor enligt skyddskrav 1, 2, 3, 4 och 5, kännetecknad av att när utföringsformen av uppfinningen med flera segment används, kan segmentens samtidighets villkor uteslutas, varvid gammaaktiviteten (gammastrålningen) i den undersökta miljön kan fastställas med hjälp av anordningen.6. Myondetektor enligt skyddskrav 1, 2, 3, 4 och 5, kännetecknad av att när utföringsformen av uppfinningen med flera segment används, kan segmentens samtidighets villkor uteslutas, varvid gammaaktiveten (gammastrålningen) i den undersökäl av fasting.
FIU20170026U 2017-02-09 2017-02-09 Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole FI12053U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FIU20170026U FI12053U1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FIU20170026U FI12053U1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI12053U1 true FI12053U1 (en) 2018-06-15

Family

ID=62527720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FIU20170026U FI12053U1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI12053U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7488934B2 (en) Geological tomography using cosmic rays
CN101451434B (en) Downhole imaging tool utilizing X-ray generator
US9690006B2 (en) Downhole logging system with azimuthal and radial sensitivity
US8384017B2 (en) Subsurface nuclear measurement systems, methods and apparatus
US7531791B2 (en) Geological tomography using cosmic rays
NO20110171A1 (en) Imaging tool for gravel packing and method of application
US12007527B2 (en) Drift tube borehole muon detector system, apparatus, and method for muon radiography and tomography
NO20120281A1 (en) Device logging method and method using imaging of associated particles
US10705247B2 (en) Methods and means for fracture mapping in a well bore
US20220196874A1 (en) Muon tomography system, apparatus, and method for tunnel detection
US11994645B2 (en) Apparatus, system and method regarding borehole muon detector for muon radiography and tomography
FI12053U1 (en) Myon detector, a device that determines density difference in earth and rock material and is lowered into a drill hole
CN104823075B (en) Method for checking underground piping
KR102203984B1 (en) A mine detector with neutron source and methodology for detecting mine using it
CN104823076B (en) Method for detecting the fracture in subterranean strata
Holma et al. Underground muography: The raise of geoparticle physics as a soil, orebody and rock realm imaging method
US3532881A (en) Submarine radioactivity logging technique
CN215526137U (en) Elastic wave tomography system for detecting spatial structure of barrier dam defect body
US20200081150A1 (en) Pulsed neutron azimuthal measurement system and method
Bonal et al. Muon Technology for Geophysical Applications.
Heikkinen Geophysical methods to detect tunnelling at a geological repository site: Applicability in safeguards
Kim et al. Application of Crosshole Resistivity Anisotropy Tomography to the Safety Analysis of a High Storied Building over an Abandoned Old Mine

Legal Events

Date Code Title Description
FGU Utility model registered

Ref document number: 12053

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: U1