FR2578329A1 - Procede et appareil de mesure de rayonnement gamma. - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL DE MESURE DE RAYONNEMENT GAMMA DE CRETE. L'APPAREIL COMPORTE UN DISPOSITIF DE DETECTION DE RAYONNEMENT GAMMA COMPRENANT UN CRISTAL10 D'IODURE DE CESIUM ACTIVE ASSOCIE AVEC UN TUBE PHOTOMULTIPLICATEUR12 DANS UN VASE A VIDE14, UN CONVERTISSEUR NUMERIQUE-ANALOGIQUE22 QUI PRODUIT DES MOTS NUMERIQUES FOURNIS A UN CALCULATEUR34 QUI CALCULE LE NOMBRE DES EMISSIONS DANS DES CANAUX DE NIVEAUX D'ENERGIE SPECIFIQUE DANS DES PREMIERES LIMITES ET QUI REAJUSTE REPETITIVEMENT CES LIMITES EN FONCTION DU NOMBRE DES EMISSIONS. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA RECHERCHE DE PETROLE ET DE GAZ NATUREL.
Description
La présente invention concerne la mesure du rayonnement gammia et plus
particulièrement, l'étalonnage en énergie et la stabilisation de dispositifs pour mesurer un rayonnement gamma provenant du potassium, de l'uranium et du thorium. La spectroscopie des rayons gamma en sous-sol est un prolongement de l'enregistrement et de l'analyse des mesures de rayons gamma naturels. aoparus depuis les environs des années 1930. Plus particulièrement, le rayonnement gamma du sous-sol est mesuré pour obtenir
des informations géophysiques sur les régions du sous-
sol environnant. Ces informations sont utilisées pour
la recherche de pétrole et de gaz naturel.
Trois procédés ont été utilisés historiquement pour détecter et mesurer un rayonnement gamma. Ce sont l'absorption photoélectrique, la diffusion Compton et/ou la production de paires. Les appareils qui mettent en oeuvre ces procédés de mesure de rayonnements gamma comprennent les spectromètres magnétiques, les
spectromètres à scintillation, les compteurs à gaz propor-
tionnels et les compteurs à semi-conducteurs. L'invention utilise un détecteur CsI (Na) conjointement avec un tube photo multiplicateur et un amplificateur et des circuits électroniques numériques appropriés pour produire une distribution d'amplitude d'impulsions représentant le spectre d'énergie des rayons gamma du sous-sol. Le détecteur à scintillation et le tube photo-multiplicateur ont été largement utilisés récemment pour la mesure du rayonnement gamma et ils produisent un spectre d'amplitude d'impulsions en produisant une sortie, de tension pulsée dont l'amplitude est proportionnelle à l'énergie des électrons secondaires émis par l'interaction des rayons
gamma dans le détecteur à scintillation.
La spectroscopie des rayons gamma du sous-sol est utilisée pour déterminer les valeurs de concentrations en potassium, en uranium et en thorium qui apparaissent naturellement dans des formations géologiques en différents endroits du sous-sol. Les mesures des rayonnements gamma provenant de ces éléments sont possibles car ces derniers sont associés avec des isotopes radioactifs qui émettent
des rayonnements gamma à des énergies caractéristiques.
La quantité de chaque élément dans une formation peut être déterminée par sa contribution au flux de rayons gamma d'une énergie donnée. La mesure du rayonnement gamma de ces concentrations spécifiques d'éléments est connue en tant que soartin spectrale qui se réfère à la soustraction de la contribution des éléments indésirables dans une fourchette d'énergie, comprenant des limites supérieure et inférieure, réglées pour encadrer l'énergie ou les énergies caractéristiques de l'élément voulu dans le spectre d'énergie de rayons gamma. Cependant, les mesures de ces éléments par ce procédé peuvent être compliquées par le fait que l'énergie d'un photon gamma peut être dégradée lorsqu'il traverse une matière, en raison de la diffusion Compton. Les conséquences en sont qun-i photon émis initialement à une énergie donnée dans la formation, peut finalement être enregistrée avec une énergie différente par le dispositif de mesure. Une autre complication est soulevée par la résolution finie d'un dispositif de détection de rayons gamma résultant en un étalement possible de l'énergie initiale du photon même si cette énergie atteint le dispositif de détection sans diffusion Compton. Compte tenu de ces trois facteurs, la séparation spectrale est faite en pratique en étalonnant initialement l'outil dans une formation artificielle avec des concentrations connues de potassium, d'uranium
et de thorium et dans des conditions standard.
En outre, l'étalonnage d'énergie du spectre est continuellement nécessaire pendant que le système de détection traverse des formations du sous-sol en raison
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de la chaleur et autres facteurs d'environnement qui affectent le dispositif de mesure. Cet étalonnage continuel en énergie permet le positionnement correct des fourchettes d'énergie dans le but de séparation spectrale. En général, lorsque le dispositif de mesure se trouve au-dessous du sol (ou dans un forage), un étalonnage peut être effectué en incorporant une source de rayonnement connue
avec le dispositif de mesure. Mais si la source d'étalon-
nage émet un rayonnement dans la plage du rayonnement mesuré du potassium, de l'uranium et du thorium, la source d'étalonnage perturbe les mesures de rayonnement. Si la source de rayonnement utilisée émet 'un rayonnement très éloigné des énergies à mesurer, l'étalonnage du dispositif de mesure aux niveaux d'énergie du potassium, i5 de l'uranium et du thorium est contestable en raison
des inexactitudes multiples.
L'invention a donc pour objet de maintenir l'étalonnage en énergie des fourchettes de séparation pendant le rayonnement dans un forage pour des mesures de concentrations en potassium, en uranium et en thorium, en recalculant répétitivement les limites des fourchettes de séparation en localisant et en suivant une crête spectrale apparaissant naturellement, comme de potassium,
à une énergie connue.
L'invention concerne donc un procédé de détermination du centre d'une crête spectrale de rayonnement gamma, consistant à déterminer un nombre maximal et un nombre minimal de comptages dans une plage d'énergie de canaux multiples prédéterminée, à déterminer le canal ayant le nombre maximal de comptages et un canal ayant environ la moitié de ce nombre maximal de comptages, à déterminer un canal représentant les comptages de fond, à calculer le canal de centre de crête à partir d'une relation entre le canal ayant la moitié du nombre maximal de comptages et le canal représentant le nombre maximal
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de comptages et les comptages de fond, à calculer un facteur de conversion de canal en énergie, à calculer des canaux de limites de fourchettes de séparation en multipliant le facteur de conversion de canal en énergie par une constante représentant la valeur minimale de plage d'énergie et une constante représentant la valeur
maximale de plage d'énergie.
Dans un mode de mise en oeuvre du procédé défini ci-
dessus, le calcul du facteur de conversion de canal en énergie consiste à diviser le canal de centre d'énergie de crête par une constante d'énergie de crête spectrale connue. Le calcul du canal de centre d'énergie de crête consiste à diviser le canal ayant la moitié du nombre maximal de comptages par une quantité comprenant à des instants constants, la racine carrée du logarithme naturel du rapport du nombre maximal de comptages diminué des comptages de fond et divisé par les comptages dans le canal ayant environ la moitié du nombre maximal de comptages, réglé par les comptages de fond. Egalement dans ce mode de réalisation, une constante représentant le facteur de résolution d'appareil de mesure est utilisée conjointement avec le canal ayant environ la moitié du nombre maximal des comptages et le canal représentant
l'énergie de fond.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un procédé d'étalonnage d'un appareil de mesures d'un rayonnement gamma de crête dans une plage de mesures de spectre d'énergie à canaux multiples, consistant essentiellement à déterminer un canal de comptage minimal initial et un canal de comptage maximal initial dans la plage, à déterminer si une crête a été détectée dans la plage par l'analyse de la relation entre les comptages des canaux de comptage minimal et maximal. Lorsqu'il est déterminé qu'une crête a été détectée, le procédé consiste alors à déterminer un premier canal ayant environ la moitié du nombre maximal de comptages, à déterminer un second canal représentant l'énergie de fond et à calculer le canal de centre d'énergie de crête à partir du premier canal et du second canal, et à calculer ensuite un facteur de conversion de canal en énergie à partir du canal de centre d'énergie de crête. L'opération suivante consiste à calculer des canaux inférieur et supérieur de plage de mesures étalonnée respectivement en multipliant le facteur de conversion de canal en énergie par une première constante représentant la valeur minimale de la plage d'énergie et une seconde constante représentant la valeur maximale de la plage d'énergie et à déterminer finalement le canal ayant le comptage maximal dans les canaux supérieur et inférieur de la plage de mesures
étalonnée.
Egalement dans ce mode de mise en oeuvre, le procédé consiste à déterminer un nombre minimal et un nombre maximal de comptages dans les canaux inférieur et supérieur de mesures étalonnées et à répéter les phases précédentes pour les nouveaux canaux qui contiennent le nombre maximal et le nombre minimal de comptages dans les canaux inférieur et supérieur de plages de mesures
étalonnées. Ce procédé consiste en outre à répéter pério-
diquement l'étalonnage.
Dans un autre mode de réalisation, la plage de mesures de spectre d'énergie inclut la plage de mesures pour le potassium ayant une limite inférieure d'environ
1,37 MeV et une limite supérieure d'environ 1,57 MeV.
Dans ce mode de réalisation, le canal déterminé comme ayant le comptage maximal dans les canaux de plage de mesures étalonnée est utilisé pour déterminer un second et un troisième canaux de plage de mesures étalonnée pour la mesure du rayonnement gamma provenant de l'uranium
et du thorium.
En variante, le procédé est tel que décrit
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ci-dessus à l'exception près que la plage de mesures de spectre d'énergie contient la plage de mesures pour le thorium avec une limite inférieure d'environ 2,30 MeV et une limite supérieure d'environ 2,80 MeV, le canal déterminé comme ayant le comptage maximal dans le canal de plage de mesures étalonnée étant utilisé pour déterminer un second et un troisième canaux de mesures de plages étalonnées pour la mesure du rayonnement gamma
provenant du potassium et de l'uranium.
Selon un autre mode encore de réalisation, l'invention concerne un appareil de mesure de rayonnement gamma comportant un dispositif pour détecter une émission de rayonnement gamma et pour produire un signal électrique dont l'amplitude est proportionnelle au niveau de l'énergie de l'émission et connecté à un dispositif de conversion qui émet un mot numérique contenant le niveau d'énergie d'émission. Le dispositif de conversion est connecté à un dispositif de calcul qui reçoit ce mot numérique et qui calcule le nombre des émissions pour des canaux spécifiques de niveaux d'énergie dans un premier groupe de limites et qui étalonne ensuite un nouveau groupe de limites en fonction des nombres d'émissions reçues
pour les canaux spécifiques de niveau d'énergie.
Dans un autre mode encore de réalisation d'un appareil de mesure de rayonnement gamma, un cristal d'iodure de cesium activé par du sodium est associé avec un tube photomultiplicateur, l'ensemble étant enfermé dans un vase de Dewar sous forme du dispositif de mesure
en forage.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront au cours de la description qui
va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La figure 1 est un graphique représentant la mesure de rayonnement gamma pour le potassium, l'uranium et le thorium, La figure 2 est un schéma synoptique d'un appareil selon l'invention, La figure 3 est une courbe d'une simple crête dans un simple ensemble de limites de fourchette de séparation, La figure 4 est un organigramme d'un algorithme utilisé pour enregistrer un rayonnement gamma dans les limites de fourchette de séparation, et La figure 5 est un organigramme utilisé pour
réétalonner les limites de fourchette de séparation.
L'invention concerne donc un appareil de mesures utilisé pour enregistrer des données dans des forages profonds de pétrole et de gaz naturel. Cet appareil effectue la mesure du rayonnement gamma émis par des formations géologiques et effectue une analyse d'amplitude
des impulsions à partir du rayonnement détecté. Les infor-
mations recueillies grâce à cet appareil sont utilisées par des géologues pour déterminer des quantités de schiste et d'argile et recueillir d'autres informations concernant les formations géologiques entourant le forage. L'appareil est descendu dans le forage et des mesures sont effectuées
quand l'appareil est remonté.
La partie de l'appareil d'enregistrement qui se trouve dans le forage comporte un cristal d'iodure de cesium activé par du sodium d'un diamètre de 50 mm
et d'une longueur de 400 mm, relié à un tube photomul-
tiplicateur. Ce cristal d'iodure de cesium émet de la lumière lorsqu'il reçoit un rayonnement gamma. La quantité de lumière émise par le cristal est proportionnelle à
l'énergie de rayonnement qu'il reçoit. Le tube photomul-
tiplicateur est connecté à des circuits qui convertissent cette lumière en l'un de 256 canaux de données d'amplitude d'impulsions qui sont transmis vers la surface. Au sol,
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un calculateur reçoit ces données et effectue une analyse
de traitement en temps réel et postérieur des données.
En fonctionnement normal, les 256 canaux de données sont analysés par le calculateur en ce qui concerne trois fourchettes d'énergie dont il résulte un affichage de données de concentrations de potassium, d'uranium et de thorium. Chaque canal parmi les 256 représente un niveau spécifique d'énergie. Chaque mot reçu par le calculateur représente l'apparition d'un rayonnement dans l'un des 256 canaux d'énergie. Le graphique de la fiqure 1 représente une sortie typique. La figure 1 montre les fourchettes d'énergie pour le potassium (K), l'uranium
(U), et le thorium (T).
La stabilité en température de l'appareil qui se trouve dans le forage est assurée en plaçant le cristal
d'iodure de césium activé au sodium et le photomultipli-
cateur dans un vase de Dewar en acier inoxydable.
L'invention concerne également un algorithme de calculateur qui est exécuté pour assurer une stabilisation
supplémentaire des données.
La figure 2 est un schéma synoDtique d'un appareil selon l'invention. Le scintillateur 10 à cristal d'iodure de cesium activé par du sodium est représenté, connecté au tube photomultiplicateur 12. Les dimensions spécifiques du cristal d'iodure de cesium activé au sodium, avec sa densité, assurent une meilleure efficacité de détection
par rapport au scintillateur courant à l'iodure de sodium.
Le cristal est couplé optiquement avec le tube photomul-
tiplicateur pour permettre que ce dernier détecte des émissions lumineuses dans le cristal qui sont produites lorsqu'un rayonnement gamma est reçu. La sortie du tube photomultiplicateur 12 est une sortie de charges qui
est appliquée à un amplificateur 18 par une ligne 16.
Le cristal d'iodure de cesium 10 et le tube photomul-
tiplicateur sont enfermés dans un vase de Dewar 14 pour
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assurer une stabilisation initiale en température.
La sortie de charges du tube photomultiplicateur est proportionnelle à la auantité de la lumière reçue
par ce tube 12, provenant du cristal 10, elle-même propor-
tionnelle à l'énergie du rayonnement gamma reçu. La sortie de charges du tube photomultiplicateur 12 est convertie par l'amplificateur 10 en une sortie de tension sur la ligne 20, aPpliquée à l'entréed un convertisseur analogique-numérique
22. La sortie du convertisseur 22 est un mot à 8 bits.
Etant donné que l'entrée du convertisseur analogique-
numérique est une indication du niveau d'énergie du rayon-
nement reçu, sa sortie est un nombre binaire (0-255)
qui représente le niveau d'énergie du rayonnement reçu.
La sortie de 8 bits sur la ligne 24 est transmise sur la ligne 28 par l'émetteur 26 vers le récepteur 30 qui
est relié par une ligne 32 à un calculateur 34.
Dans un mode de réalisation, la valeur du mot à 8 bits est utilisée pour spécifier une adresse dans la mémoire du calculateur 34. Chaque fois qu'un mot est émis, le contenu de la position respective en mémoire est incrémenté. Par conséquent, après une série, la mémoire du calculateur contient 256 emDloacements quicontiennent chacune un nombre de comptages ou d'apparitions de ces niveaux d'énergie spécifiques Pourla plage d'énerqie deces 256 canaux. Le calculateur 34 est connecté à un écran d'affichage 36 et à un appareil' 38 à bande magnétique numérique pour afficher et enregistrer les données reçues
et les données analysées.
Le calculateur 34 effectue une analyse de séparation spectrale et une analyse de stabilisation dont il résulte des sorties indiquant des concentrations
en potassium, en uranium et en thorium.
Bien qu'une certaine stabilité en température soit initialement apportée par le vase de Dewar (un vase à vide), le calculateur 34 effectue un algorithme spécial de recherche de crête pour déterminer les centres de
crête pour des taux de comptages inférieurs et pour déter-
miner en outre des limites de fourchettes pendant une série d'enregistrements. Le réétalonnage des limites de fourchettes de séparation assure une autre stabilité en température. Il est bien entendu que le vase de Dewar qui est similaire à une bouteille à vide, n'évite pas réellement une augmentation de température dans l'appareil d'enregistrement dans le forage, mais ralentit simplement le processus d'échauffement pour permettre que l'algorithme du calculateur stabilise les données en réétalonnant les canaux élémentaires de limites de fourchettes de séparation de manière qu'un centre vrai de crête
élémentaire puisse être détecté.
L'étalonnage initial de la partie de l'appareil de mesure qui se trouve dans le forage est effectué en
plaçant une source de thorium près de l'ensemble détecteur.
Les émissions de l'ensemble détecteur (qui comprend le cristal 10, le tube photomultiplicateur 12, l'amplificateur 18, le convertisseur analogique-numérique 22 et l'émetteur 26) sont appliquées au calculateur 34 pour déterminer le centre du thorium. Les fourchettes de séparation pour le potassium, l'uranium et le thorium sont ensuite calculées. Il est bien entendu que le calcul de fourchettes réelles de séparation entraine une détermination des limites spécifiques des canaux pour les fourchettes de séparation comme le montre la figure 1. Les fourchettes de séparation sont centrées approximativement sur les
énergies du potassium, de l'uranium et du thorium d'am-
plitude 1,46, 1,76 et 2,615 MeV respectivement. Il apparaît en regard de la figure 1 que s'il se produit un type de dérive tel que les limites de fourchettes de séparation se déplacent latéralement sous l'effet de la température ou autres conditions d'environnement, les mesures de
concentration de ces trois éléments peuvent être erronées.
L'algorithme de stabilisation dans le calculateur 34
est donc exécuté pour assurer que les limites des four-
chettes de séparation sont correctement positionnées.
La figure 3 illustre des données concernant une seule fourchette élémentaire de séparation. Les lignes et 58 représentent les limites inférieure et supérieure de la fourchette de séparation, déterminées par un
étalonnage initial.
La figure 4 est un organigramme de l'algorithme qui est utilisé pour déterminer les concentrations en potassium, en uranium et en thorium. Initialement, l'appareil d'enregistrement dans le forage est étalonné
et les données initiales d'étalonnage sont introduites.
Les limites de fourchette de séparation sont ensuite déterminées et introduites. Les données reçues calculées et les teneurs en potassium, en uranium et en thorium sont déterminées dans les fourchettes spécifiques de séparation. Cette séquence est poursuivie jusqu'à ce
que toutes les données soient analysées.
L'opération de calcul des concentrations élémentaires consiste à délimiter les limites de fourchette de séparation et comprend un procédé qui implique la recherche des données spectrales pour des comptages maximal et minimal et le calcul du numéro de canal de crête dans une plage prédéterminée de canaux qui englobe une crête
apparaissant naturellement.
Initialement, les crêtes spectrales de ces limites sont établies pour les niveaux d'énergie du
potassium à 1,46 MeV ou pour le thorium à 2,615 MeV.
Quand ces valeurs maximale et minimale dans les plages sélectionnées ont été déterminées, elles sont introduites avec un algorithme spécial qui calcule le centre de crête
spectrale avec un degré élevé de précision statistique.
Le centre est calculé en fonction du nombre réel de canaux de l'appareil d'enregistrement dans le forage, mais,
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étant donné que l'énergie des crêtes est connue et étant donné que le dispositif de détection a une réponse linéaire à l'énergie des rayons gamma entrants, une relation peut être obtenue qui permet l'étalonnage du spectre (ou des données reçues) en termes d'énergie. Le résultat de l'étalonnage en énergie du spectre de rayons gamma permet la détermination des limites des canaux des fourchettes de séparation dans le spectre pour la répétition suivante des mesures. Ces fourchettes sont utilisées à leur tour pour calculer les teneurs en potassium, en thorium et en uranium qui apparaissent naturellement dans les formations terrestres comme cela
a déjà été expliqué. Cette procédure est répétée périodi-
quement pendant la période de détection, quand l'appareil
d'enregistrement dans le forage émet des données.
L'intervalle de temps entre chaque étalonnage en énergie est utilisé pour accumuler les données spectrales dans un but de stabilisation, aux points de mesure le long
du trajet dans le forage.
Chacune des fourchettes de séparation spectrale pour le potassium, l'uranium et le thorium de la figure 1 contient des données avec une crête qui peut être détectée. Dans le but d'expliquer l'algorithme de limites de séparation de fourchette élémentaire, l'analyse d'une
seule fourchette de séparation sera décrite en détail.
En pratique réelle, la fourchette du potassium ou celle du thorium est utilisée avec l'algorithme suivant. Le résultat de l'algorithme est ensuite utilisé pour déterminer les limites de la fourchette de séparation
pour les deux autres éléments.
La figure 5 est un organigramme de l'algorithme de détermination des limites pour une fourchette élémentaire de séparation comme l'illustre la figure 4. La première phase de la figure 5 consiste à déterminer le nombre minimal et le nombre maximal de comptages dans les limites de fourchette de recherche. Comme le montre par exemple la figure 3, le nombre maximal de comptages apparaît sur la ligne 52 et le nombre minimal sur la ligne 56 dans les limites des lignes 50 et 58. La ligne 52 indique que le nombre maximal de comptages C0 apparaît au canal Io. De même, le nombre minimal de comptages
Cl apparaît au canal Il.
La phase suivante de l'algorithme consiste à déterminer si une crête a été détectée. Une crête a été détectée si la valeur du nombre maximal de comptages dimihué du nombre minimal de comptages est supérieure
à 7 fois la racine carrée du nombre minimal de comptages.
Il s'agit d'un essai statistique simple basé sur une nature supposée de Poisson de la courbe. Si aucune crête n'a été détectée, une sortie est faite de l'algorithme jusqu'à ce que des données significatives statistiquement soient accumulées. Si une crête a été détectée, le canal I est calculé, égal au canal maximal x quantité 1 + 0,5R, o R est la résolution du cristal à l'énergie de crête pour cette fourchette de séparation spécifique. Le cristal
d'iodure de césium activé au sodium a un facteur de résolu-
tion de canal de 0,07 à l'énergie du thorium. I est représenté sur la courbe 3 par la ligne 54 et représente un point de la courbe 60 ayant une pente maximale. En outre, l'utilisation de ce point réduit au minimum l'erreur
statistique dans la détermination du centre de crête.
La phase suivante consiste à déterminer le fond de Compton représenté par le canal Ib qui est égal à Io x la quantité 1 + 1,27R, o R est la résolution du cristal à l'énergie de crête. Le canal de centre de
crête Io est alors déterminé par résolution de l'équa-
tion pour I0' comme le montre la figure 5. Il faut noter que C0 est le nombre réel de comptages pour le canal Io. C est le nombre des comptages pour le canal I et
B est le nombre des comptages pour le canal Ib.
14 2578329
La phase suivante consiste à déterminer le facteur de conversion d'énergie en canal. Ce facteur est déterminé en divisant le canal de centre de crête o10 par E0 qui représente la crête d'énergie pour la crête spectrale spécifique de la fourchette de séparation élé- mentaire. Pour le potassium, E0 est égal à 1,46 MeV et
pour le thorium, E0 est égal à 2,615 MeV.
La phase suivante consiste à déterminer les canaux limites inférieur et supérieur pour la fourchette de séparation. Cela se fait en multipliant le niveau d'énergie pour la limite inférieure et pour la limite supérieure respectivement par le facteur de conversion d'énergie en canal Pour le potassium, la limite inférieure est 1,37 MeV et la limite supérieure est 1,57 MeV, pour l'uranium 1,58 et 1,95 MeV et pour le thorium, la limite
inférieure 2,3 MeV et la limite supérieure est 2,8 MeV.
Cette procédure est répétée périodiquement pendant la série d'enregistrements en utilisant les canaux limites supérieur et inférieur pour la fourchette spectrale. L'étalonnage de fourchette spectrale pour un élément spécifique comme le potassium donne le facteur de conversion d'énergie en canaux utilisé-pour déterminer les limites de la fourchette de séparation élémentaire pour les deux autres éléments. Autrement dit, le facteur de conversion G obtenu à partir de la crête du potassium peut être utilisé pour déterminer les limites des canaux pour les fourchettes de séparation de l'uranium et du thorium car il est connu que les limites d'énergie supérieure et inférieure de séparation de l'uranium sont 1,58 MeV et 1,95 MeV respectivement et que les limites d'énergie inférieure et supérieure pour la fourchette de séparation du thorium sont respectivement 2,3 MeV
et 2,8 MeV.
Le tableau I est un listage de calculateur
de l'algorithme de stabilisation.
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16 2578329
Claims (15)
1. Procédé de mesure d'un rayonnement gamma de crête, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à déterminer un nombre minimal et un nombre maximal de comptages dans une plage prédéterminée de mesures de spectre d'énergie à canaux multiples, à déterminer un canal ayant à peu près la moitié du nombre maximal de comptages à déterminer un canal représentant l'énergie de fond, à calculer un canal de centre d'énergie de crête à partir de la relation entre le canal ayant la moitié du nombre maximal de comptages, le canal ayant le nombre maximal de comptages et le canal représentant l'énergie de fond, à calculer. un facteur de conversion de canal en énergie, à calculer des canaux de plage de mesures étalonnée en multipliant le facteur de conversion d'énergie en canal par une constante représentant la valeur de la plage d'énergie minimale et une constante représentant la valeur de la plage d'énergie maximale et à déterminer le canal ayant le comptage maximal dans lesdits canaux de plage
de mesures étalonnée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul du facteur de conversion d'énergie en canal consiste à diviser le canal de centre d'énergie de crête par une constante connue d'énergie de crête
spectrale.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calcul du canal de centre d'énergie de crête consiste à diviser le canal ayant la moitié du nombre maximal de comptages par une quantité comprenant, à des instants constants, la racine carrée du logarithme naturel du rapport entre le nombre maximal de comptages diminué du fond, divisé par les comptages dans le canal ayant environ la moitié du nombre maximal des comptages, réglé
par le fond.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé
17 6 L,2578329
en ce qu'un canal ayant environ la moitié du nombre maximal de comptages est calculé en multipliant le canal par le nombre maximal de comptages par une constante connue
représentant un facteur de résolution.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la détermination du canal représentant l'énergie de fond consiste à multiplier le canal ayant le nombre maximal de comptages par une seconde constante représentant
un facteur de résolution.
6. Procédé d'étalonnage d'un appareil de mesure de rayonnement gamma de crête dans une plage de mesures
de spectre d'énergie à canaux multiples,.
caractérisé en ce qu'il consiste (a) à déterminer un canal de comptages minimal et un canal de comptages maximal dans la plage; (b) à déterminer si une crête a été détectée dans la plage par la relation entre les comptages des canaux de comptages minimal et maximal; (c) à la détermination qu'une crête a été détectée, à déterminer un premier canal ayant environ la moitié du nombre maximal de comptages; (d) à déterminer un second canal représentant l'énergie de rond; (e) à calculer un canal de centre d'énergie de crête à partir du premier canal et du second canal; (f) à calculer un facteur de conversion de canal en énergie à partir du canal de centre d'énergie de crête; (g) à calculer des canaux inférieur et supérieur de plage de mesures étalonnée en multipliant le facteur de conversion d'énergie en canal par une première constante représentant la valeur de plage d'énergie minimale et une seconde constante représentant la valeur de plage d'énergie maximale, et (h) à déterminer le canal ayant le comptage maximal dans lesdits canaux inférieur
et supérieur de plage de mesures étalonnée.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste en outre (i) à déterminer un nombre minimal et un nombre maximal de comptages dans les canaux inférieur et supérieur de plages de mesures étalonnées
et (j) à répéter les opérations de (b) à (h).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les opérations depuis (b) jusqu'à (j) sont répétées périodiquement pour étalonner l'appareil de mesures.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite plage de mesures de spectre d'énergie comporte une plage de mesures pour le potassium ayant une limite de plage inférieure d'environ 1,37 MeV et
une limite de plage supérieure d'environ 1,57 MeV.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le canal déterminé comme ayant le comptage maximal dans les canaux de plage de mesurés étalonnée est utilisé pour déterminer un second et un troisième canaux de plage de mesures étalonnée pour la mesure
du rayonnement gamma provenant de l'uranium et du thorium.
11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite plage de mesures de spectre d'énergie contient une plage de mesures pour le thorium ayant une limite de plage inférieure d'environ 2,30 MeV et une
limite de plage supérieure d'environ 2,80 MeV.
12. Procédé selon la revendication 11, caracté-
risé en ce que le canal déterminé comme ayant le comptage maximal dans les canaux de plage de mesures étalonnée est utilisé pour déterminer un second et un troisième canaux de plage de mesures étalonnée pour la mesure
du rayonnement gamma du potassium et de l'uranium.
13. Appareil de mesure de rayonnement gamma, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10, 12, 14) destiné à détecter une émission de rayonnement gamma et produisant un signal électrique dont l'amplitude est proportionnelle au niveau d'énergie de l'émission, un
19 2578329
dispositif de conversion (22) connecté audit dispositif de détection et destiné à émettre un mot numérique contenant le niveau d'énergie d"émission, et un dispositif de calcul (34) qui reçoit lesdits mots numériques pour calculer le nombre des émissions pour des canaux de niveaux d'énergie spécifique dans des premières limites, et qui calcule de nouvelles limites en fonction du nombre des émissions des canaux de niveaux d'énergie spécifique
dans les premières limites.
14. Appareil de mesure de rayonnement gamma selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit dispositif de calcul (34) comporte en outre un dispositif destiné à étalonner répétitivement de nouvelles limites en fonction du nombre des émissions pour les canaux de niveau d'énergie spécifique dans les limites précédenteso
15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit dispositif de détection comporte un cristal (10) d'iodure de césium activé par du sodium relié à un tube photomultiplicateur (12) dans
un vase à vide (14).
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