NO20130462A1 - Hoytemperaturkompatibel stralingsdetektor gjort ufolsom mot hard behandling - Google Patents

Abstract

Det er vist en apparatur konfigurert for å detektere stråling ved høye temperaturer i et borehull som penetrerer jorden. Apparaturen inkluderer et scintillasjonsmateriale som vekselvirker med strålingen for å generere fotoner, minst en fast- tilstand fotodetektor optisk koplet til scintillasjonsmaterialet og konfigurert for å detektere strålingen ved å detektere de genererte fotonene, og minst ett optisk element anbrakt mellom scintillasjonsmaterialet og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren og konfigurert for å konsentrere fotonene generert i scintillasjonsmaterialet på den minst ene fast- tilstand fotodetektoren

Description

Foreliggende søknad krever fordelen med prioritet fra U.S. provisorisk søk-nad nr. 61/408,288, levert 29. oktober, 2010, innholdene i denne er inkorporert ved referanse heri i deres helhet.

BAKGRUNN

1. Oppfinnelsens felt

Foreliggende oppfinnelse omhandler apparatur og fremgangsmåte for å ka-rakterisere materialer under overflaten fra innsiden av et borehull som penetrerer materialene under overflaten.

2. Beskrivelse av den beslektede teknikk

Borehull blir boret dypt inn i jorden for mange anvendelser så som hydro-karbonproduksjon, geotermisk produksjon og karbondioksidsekvestrering. Det er viktig å oppnå nøyaktige målinger av egenskaper av de interessante materialene under overflaten for å bruke kostbare bore- og produksjonsressurser effektivt. Typisk blir målingene utført med et nedihullsverktøy konfigurert for å bli anbrakt i et borehull som penetrerer materialene under overflaten for å komme nær de interessante materialene under overflaten.

Én kategori av målinger er detektering og måling av stråling. Strålingen kan være elektromagnetisk så som gammastråler eller partikler så som nøytroner. Strålingen kan også være naturlig eller den kan bli indusert ved stråling emittert fra nedihullsverktøyet. For å måle stråling, inkluderer nedihullsverktøyet en strålingsdetektor som er følsom for en spesiell type interessant stråling. For å være i stand til å måle stråling nøyaktig og pålitelig, må strålingsdetektoren være i stand til å operere og overleve i et nedihullsmiljø. Uheldigvis kan et miljø med svært høy temperatur eksistere dypt i borehullet. I tillegg, når nedihullsverktøyet er anbrakt i en bunnhullssammenstilling nær en borkrone på en borestreng, kan strålingsdetektoren bli eksponert for høye nivåer av vibrasjon og støt fra boring. Det ville bli vel mottatt i boreindustrien hvis strålingsdetektorer kunne bli bygget for å motstå de høye temperaturene og akselerasjoner som eksisterer i et nedihullsmiljø.

KORT OPPSUMMERING

Det er vist en apparatur konfigurert for å detektere stråling ved høye temperaturer i et borehull som penetrerer jorden. Apparaturen inkluderer et scintillasjonsmateriale som vekselvirker med strålingen for å generere fotoner, minst én fast-tilstand fotodetektor optisk koplet til scintillasjonsmaterialet og konfigurert for å detektere strålingen ved å detektere de genererte fotonene, og minst ett optisk element anbrakt mellom scintillasjonsmaterialet og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren og konfigurert for å konsentrere fotonene generert i scintillasjonsmaterialet på den minst ene fast-tilstand fotodetektoren.

Det er også vist en apparatur konfigurert for å detektere stråling ved høye

temperaturer i et borehull som penetrerer jorden. Apparaturen inkluderer: et nedi-hullsverktøy konfigurert for å bli befordret gjennom borehullet; et scintillasjonsmateriale som vekselvirker med strålingen ved de høye temperaturene for å generere fotoner; minst én fast-tilstand fotodetektor optisk koplet til scintillasjonsmaterialet og konfigurert for å detektere strålingen ved å detektere de genererte fotonene; og minst ett optisk element anbrakt mellom scintillasjonsmaterialet og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren og konfigurert for å konsentrere fotonene generert i scintillasjonsmaterialet på den minst ene fast-tilstand fotolederen. Scintillasjonsmaterialet, den minst ene fast-tilstand fotolederen og det minst ene optiske elementet er anbrakt på nedihullsverktøyet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

De følgende beskrivelser skulle ikke bli vurdert som begrensende på noen måte. Med referanse til de ledsagende tegningene, blir like elementer nummerert likt: FIG. 1 illustrerer en eksempelvis utførelsesform av et nedihullsverktøy som har en strålingsdetektor anbrakt i et borehull som penetrerer jorden; FIG. 2 illustrerer radioluminescensspektra av YAP:Pr; FIG. 3 illustrerer avhengigheten av integrert intensitet av radioluminescensspektra av YAP:Pr ved forskjellige temperaturer; FIG. 4 illustrerer adsorpsjonsspektra av YAP:Pr; FIG. 5 illustrerer avhengighet av lysutbytte av YAP:Pr på prøveadsorpsjo-nen ved 280 nm; FIG. 6 avbilder aspekter av én konfigurasjon for intern pakking av en strålingsdetektor konfigurert for å detektere gammastråler; FIG. 7 avbilder aspekter av en annen konfigurasjon for intern pakking av strålingsdetektoren konfigurert for å detektere gammastråler; FIG. 8 (tidligere teknikk) illustrerer et fotoluminescens eksitasjonsspektrum og et fotoluminescens emisjonsspektrum av Pr-dopet Li-F glass; FIG. 9 avbilder aspekter av én konfigurasjon for intern pakking av en strålingsdetektor konfigurert for å detektere nøytroner; og FIG. 10A og 10B avbilder aspekter av optiske strukturer konfigurert for å samle og konsentrere lys, som blir generert i et scintillasjonsmateriale, på en rekke av halvleder-fotodetektorer.

DETALJERT BESKRIVELSE

En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av den viste apparaturen og fremgangsmåten presentert heri ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrensning med referanse til figurene.

Det er vist eksempelvise utførelsesformer av teknikker for å tilveiebringe strålingsdetektorer som kan operere ved høye temperaturer (> 200 °C) og høye akselerasjoner (dvs. støt og vibrasjoner) opplevet nedihulls. Disse detektorene er basert på gammastråle- og nøytronsensitive scintillasjonsmaterialer som er i stand til å operere ved høye temperaturer. Robustheten til de foreslåtte detektorene er tilveiebrakt ved fast-tilstand fotodetektorer som har kvantevirkningsgrad (QE) kur-ver som samsvarer med luminescensspektra av scintillasjonsmaterialer. Robust-het blir også oppnådd ved å implementere fast-tilstand fotodetektorene (generelt dannet fra et halvledermateriale) på integrerte elektroniske kretskort. Én fordel til anvendelse av fast-tilstand fotodetektorer er at de ikke krever høye forspennings-spenninger for drift. Forskjellige optiske pakkingsskjemaer, fotodetektorkonfigurasjoner og "fotodetektor-krystall" optiske koplingsskjemaer for optimalisert ytelse er også beskrevet. Begrepet "høye temperaturer" som anvendt heri omhandler temperaturer i et borehull som er minst 200 °C.

For referanse blir den gjeldende status for strålingsdeteksjon i oljeservice-industrien presentert. For tiden bruker oljeservice-industrien flere forskjellige de-tektortyper for å detektere gammastråler og nøytroner. Disse er: - scintillasjonsdetektorer som bruker Nal, BGO, Csl og LaBr3:Ce scintillasjonsmaterialer og fotomultiplikatorrør (PMT) som fotodetektorer for å detektere gammastråler; - ioniseringsdetektorer av Geiger - Muller rørtype for å utføre telling av gammastrålemålinger; - Li-6 glass scintillasjonsdetektorer for å detektere nøytroner; - He-3 proporsjonale tellere (ioniseringsdetektorer) for å detektere nøytro-ner.

Alle disse detektorene ifølge tidligere teknikk krever høy spenning for deres drift. Det er opp til 1500 V for scintillasjonsdetektorer som anvender PMTer desig net i henhold til klassisk skjema (for keramer er PMT spenning omtrent 3000 V) og opp til 2000 V for ioniseringsdetektorer avhengig av typen gassblanding i røret. I tilfellet med anvendelser som krever gammastråle eller nøytrondeteksjon ved høy temperatur (> 200 °C) og ved høye støt og vibrasjoner svikter slike høyspennings-kraftforsyninger mye oftere enn noen andre deler av deteksjonssystemene (inkludert PMTer). Som et resultat er levetiden av detektoren definert ved levetiden av høyspennings-kraftforsyningen. Det skulle bli poengtert at jo høyere spenning generert ved kraftforsyningskilden, jo høyere er sannsynligheten for at dens svikt vil være ved høye temperaturer.

I tilfellet med scintillasjonsdetektorene, blir den andre barrieren for høytem-peraturdrift innført ved PMTene. Høyere sensitivitet av lysdeteksjon krever anvendelsen av et fotokatodemateriale med lavt utstrålingsarbeid (low work function), stor lysadsorpsjon og stor unnslippelsesdybde for lavenergielektroner. Materialer som passer inn i slike krav har høye fordampningsrater og må bli avsatt i form av lag med submikron tykkelse. Som et resultat er levetiden for en typisk PMT fotoka-tode ved 200 °C rundt 100 til 300 timer på grunn av svekkelsen av fotokatodelaget ved fordampning av fotokatodemateriale. Dette materialkunnskapsdrevne feno-menet innfører prinsippgrenser for høytemperaturdrift av PMTer.

Generelt er de eneste partikkeldetektorene som for tiden blir brukt ved industrien ved 200 °C Geiger - Muller (GM) rør for gammastråledeteksjon. Det er minst to problemer med anvendelse av GM rør. Ett problem er med påliteligheten av de krevede høyspennings-kraftforsyningskilder. Den andre ulempen ved GM rør er lav effektivitet for deteksjon av gammastråler (trays) (-1,5 %).

Referanse kan nå gjøres til FIG. 1, som tilveiebringer en kontekst for teknikkene relatert til strålingsdetektorer vist heri. FIG. 1 illustrerer en eksempelvis utfø-relsesform av et nedihullsverktøy 10 anbrakt i et borehull 2 som penetrerer jorden 3, som inkluderer en jordformasjon 4. Jordformasjonen 4 representerer hvilke som helst interessante materialer under overflaten som kan blikarakterisert vednedi-hullsverktøyet 10. Nedihullsverktøyet 10 blir befordret gjennom borehullet 2 ved en bærer 5.1 utførelsesformen ifølge FIG. 1, er bæreren 5 en armert vaierledning 6. Ved siden av å støtte nedihullsverktøyet 10 i borehullet 2, kan vaierledningen 6 også tilveiebringe kommunikasjoner mellom nedihullsverktøyet 10 og et computer-prosesseringssystem 7 anbrakt ved jordoverflaten 3. Computer-prosesseringssystemet 7 er konfigurert for å registrere og/eller prosessere måling er utført ved nedihullsverktøyet 10.1 logging-under-boring (LWD) eller måling-under-boring (MWD) utførelsesformer, kan bæreren 5 være en borestreng. For å operere nedihullsverktøyet 10 og/eller tilveiebringe en kommunikasjonsgrenseflate med overflate-computer-prosesseringssystemet 6, inkluderer nedihullsverktøyet 10 nedihulls elektronikk 8.

Refererer fremdeles til FIG. 1, nedihullsverktøyet 10 inkluderer en strålingsdetektor 11 for å utføre strålingsmålinger relatert til karakterisering av formasjonen 4. Strålingsdetektoren 11 er konfigurert for å detektere elektromagnetisk og/eller partikkelstråling. Begrepet "detektere" som anvendt heri er inklusive måling av den detekterte strålingen. Ikke-begrensende utførelsesformer av det å detektere stråling inkluderer et antall tellinger, en telle-rate og energi av den detekterte strålingen. Selv om det ikke er vist, kan nedihullsverktøyet 10 inkludere andre komponenter for å karakterisering formasjonen 4 så som en formasjonsfluidtester eller en pulset-nøytron-kilde for å bestråle formasjonen 4 med nøytroner for å indusere genereringen av gammastråler. Pulset-nøytron-logging er spesielt nyttig for å be-stemme porøsitet, termisk nøytrontverrsnitt eller elementsammensetning av formasjonen 4.

Teknikkene for å tilveiebringe strålingsdetektoren 11 som kan operere ved høye nedihullstemperaturer og høye akselerasjoner krever anvendelse av en fast-tilstand fotodetektor dannet av halvledermaterialer med vide båndåpninger koplet til et scintillasjonsmateriale. Lavinedioder (APDer) dannet av SiC er i stand til å operere opp til 220 °C. Men på samme tid, skulle luminescensspektret av scintillasjonsmateriale samsvare med kvantevirkningsgrad (QE) kurven for den assosierte APD. I tilfellet med en SiC APD, er det ønskede bølgelengdeområde for scintillasjonsmaterialet mellom 250 og 320 nm avhengig av den detaljerte design av APD anordningen og typen SiC materiale anvendt. Således kan i én utførelsesform, strålingsdetektoren 11 bli bygget ved anvendelse av SiC APDen koplet til et scintillasjonsmateriale med høyt lysutbytte (LY) ved høye temperaturer. Lysutbyttets avhengighet av temperatur er beskrevet ved funksjonen, LY(temperatur).

De høye verdiene av LY ved høye temperaturer blir tilveiebrakt ved den gunstige kombinasjonen av egenskapene av krystallmatriksen av scintillasjonsmaterialet og luminescenssentere ansvarlige for scintillasjonen. Scintillasjonsmaterialer som innehar slike egenskaper er monokrystallinske oksidforbindelser aktivert ved Ce<3+>og Pr<3*>ioner. Scintillasjonsprosessen i disse forbindelsene er tilveiebrakt ved interkonfigurasjon strålingstransisjonene 5d -> f(Ce<3+>) og 4/5c/ -> ^(Pr<3*>). For eksempel har et slik scintillasjonsmateriale som YAI03:Ce en høy LY parameter, en hurtig scintillasjonsprosess og en LY som er stabil opp til 100 °C. Delvis erstat-ning av yttrium med lutetium reduserer LY verdien men forbedrer LY(Temperatur) avhengighet noe som gjør det stabilt opp til 150 °C. LY(Temperatur) avhengigheten for scintillasjonsmaterialet kan bli forbedret i høytemperaturområdet gjennom dets aktivering ved Pr<3+->ioner. Scintillasjonskrystall av lutetiumaluminiumgranat dopet med Pr (Lu3AI50i2:Pr eller LAG:Pr) demonstrerer stabil avhengighet av LY(Temperatur) ved temperaturer så høye som 170 °C. På samme tid inneholder Lu betydelig mengde naturlig radioaktiv isotop, som emitterer alfapartikler. Egen-strålings-bakgrunnen dannet ved disse alfapartiklene i signalet for scintillasjonsde-tektoren basert på LAG:Pr gjør det utfordrende å bruke slike detektorer for å utføre naturlig gammastråle brønnloggingsmålinger.

Bedre avhengighet av LY(Temperatur) ved høye temperaturer (dvs. mindre reduksjon av LY med temperaturøkning) for scintillasjonsmaterialer aktivert ved Pr<3+>sammenlignet med scintillatorer basert på den samme matriksen og aktivert ved Ce<3+>er på grunn av raskere kinetikk av interkonfigurasjonelt strålende transisjoner. For Pr<3*>er den omtrent to ganger raskere enn for Ce<3+>. På grunn av dette faktum, er innvirkningen av ikke-strålende relaksasjoner av de eksiterte elektrontilstandene på scintillasjonsprosessen mindre for materialer dopet med Pr<3*>.

Quenchingen av interkonfigurasjonell luminescens av Pr<3*>ioner kan være forårsaket ved de følgende prosessene: ikke-strålende transisjoner av eksiterte elektrontilstander på lave f nivåer av<3>Po,i,2konfigurasjon;

termisk indusert transisjon av det eksiterte elektronet fra strålende 4f5d tilstand til høyere<1>So nivå av f elektronisk konfigurasjon; og

termisk indusert ionisering av strålende 4f5d tilstand inn i ledende bånd.

Alle disse prosessene avhenger av temperaturen av fotodetektoren. LY verdier og former av LY(Temperatur) avhengighet ved høy temperatur er definert ved gjensidig lokalisering av elektronnivåer 4f5d og<1>So av f elektronisk konfigurasjon av Pr<3*>ioner i båndåpningen av elektronstrukturen av scintillasjonsmaterial-matriksen. For eksempel, i tilfellet av termisk indusert ionisering av strålende 4f5d tilstand inn i ledende bånd, definerer åpningen mellom lavenergigrensen av led-ningsbånd og 4f5d tilstand AE2 denne quenchingmekanismen: større AE2 gir sva- kere LY(Temperatur) avhengighet til temperatur. Tabell 1 viser flere parametere av scintillasjonskrystallene dopet med Pr-ioner og slike parametere av elektronisk struktur av disse materialene som båndåpning Eb, energi av<1>S0tilstand, energi av strålende tilstand 4f5d beregnet ved anvendelse av Stokes skiftverdi (Er), energiåpning mellom<1>S0tilstanden og strålende tilstand 4f5d (AEi), energiåpning mellom den lave grensen av ledende bånd og strålende tilstand 4f5d (AE2). Lysutbyt-teparameteren ble målt for 1 mm tykke heller av materiale.

Dataene presentert i Tabell 1 indikerer at yttriumaluminiumperovskitt YAI03:Pr (YAP:Pr) har den største Eb parameteren. Som et resultat er bidraget av den termisk induserte ioniseringen av de strålende tilstandene inn i scintillasjons-quenchingprosessen den minste blant materialene vist over. Mens AEi verdi for Pr<3*>ioner i YAP:Pr er den laveste, er dens absolutte verdi høy nok til å gjøre tran-sisjonen av de eksiterte elektrontilstandene 4f5d til lokalisert<1>S0tilstand neglisjer-bar sammenlignet med termisk indusert ionisering. Som et resultat, for YAP:Pr, er LY(Temperatur) avhengigheten av temperatur den svakeste blant alle materialene under vurdering.

Referanse kan nå gjøres til FIG. 2, som viser radioluminescensspektra av YAP:Pr krystall dyrket fra smeiten med 0,05 atom-% Pr-konsentrasjoner. Disse spektra viser at emittert lysintensitet lokaliserer dypere i UV bølgelengdeområde sammenlignet med andre materialer og samsvarer omtrent ideelt til kvantevirk-ningsgradkurve av SiC APD. Fasongene av spektra målt ved forskjellige temperaturer er også svært nære. Dette indikerer stabiliteten av LY av YAP:Pr opp til minst 170 °C. Avhengigheten av normalisert integrert intensitet av målte spektra på temperaturen (for YAP:Pr krystall dyrket fra smeiten med 0,05 atom-% Pr-konsen trasjon) vist i FIG. 3 bekrefter at LY(Temperatur) ikke avtar med temperaturøkning. Intensitetsverdiene i FIG. 3 blir normalisert ved intensitetsverdien av spektret målt ved romtemperatur.

Høy deteksjonseffektivitet av strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere gammastråler blir tilveiebrakt ved anvendelse av scintillasjonskrystaller av store volumer (titalls cm<3>) og lineære dimensjoner (titalls cm). I dette tilfelle, blir egen-adsorpsjonen av scintillasjonslys i selve scintillasjonskrystallen en utfordring på en måte for å skape stor-volum detektor. Hvis egen-adsorpsjon er høy når det meste av lyset emittert i scintillasjonshendelsen blir adsorbert i krystallen på veien til fotodetektoren, så kan det detekterbare signalet være svakt. FIG. 4 viser adsorpsjonsspektra av tre forskjellige prøver av YAP: Pr dyrket i forskjellige eksperi-menter. Betydelig adsorpsjon finner sted i det interessante bølgelengdeområdet mellom 250 nm og 320 nm. Én av de potensielle årsaker til den observerte adsorpsjonen er nærværet av Pr<4+>ioner i krystallmatriksen. Avhengigheten av LY parameteren på adsorpsjonen ved 280 nm for prøver av YAP:Pr materiale dyrket i forskjellige kjøringer er vist i FIG. 5. Fra dette plottet, kan maksimumet av LY parameteren av YAP:Pr bli estimert hvis ideelt materiale har nær null adsorpsjon i området av bølgelengder hvor det meste av radio luminescensintensiteten er lokalisert. Dette er lik 17-18 % av LY av Nal(T1).

Fra dataene presentert over, blir det vist at strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere gammastråler og basert på SiC APD og YAP:Pr kan operere ved høye temperaturer. Denne konfigurasjonen av strålingsdetektoren 11 kan bli brukt som en teller eller som et spektrometer når en anvender YAP:Pr krystaller med stort volum og med lav lys egen-adsorpsjon i bølgelengdeområde mellom 250 nm og 320 nm (med lav konsentrasjon av Pr<4+>forurensninger).

Siden blir det diskutert konfigurasjoner av fotodetektoren brukt i strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere gammastråler ved høye temperaturer. For-delene av fast-tilstand fotodetektorer sammenlignet med PMTer er:

tykkelse (0,5 mm vs. omtrent 40 til 90 mm); og

tilførselsspenning (mindre enn 200 V vs. omtrent 1500 V).

Hovedutfordringen ved anvendelse av fast-tilstand fotodetektorer er det lille lyssensitive arealet sammenlignet med PMTer (<1 mm<2>vs. omtrent 1000 mm<2>for PMTer). Tiltak for å forbedre lysinnsamling, alene eller i kombinasjon, kan bli tatt for å overkomme denne utfordringen. Et første tiltak er anvendelsen av oppstilling er av enslige fast-tilstand fotodetektoranordninger, eller oppstillinger av enslige fast-tilstand fotodetektoranordninger bygget på et enslig stykke "wafer", eller begge deler. Et andre tiltak er anvendelsen av avbildende optiske elementer lokalisert mellom anordninger og krystaller så som mikrolinsestrukturer av "flueøye" type eller Fresnel-type. Et tredje tiltak er anvendelsen av ikke-avbildende optiske elementer så som oppstillinger av lyskonsentrasjonskoner med spesiell profil tilpasset til oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer. Disse optiske elementene er diskutert i mer detalj videre under.

Karakteristikker av fast-tilstand fotodetektorer, så som den lille tykkelsen og intet behov for høy spenning for deres drift, tillater å bygge all nødvendig elektronisk kretsteknikk mye mindre enn i tidligere teknikks nedihulls strålingsdetektorer. Som et resultat kan mye mer volum av et hus for detektoren bli fylt med scintillasjonsmaterialet sammenlignet med detektoren basert på et PMT (for tiden for en typisk gammastrålescintillasjonsdetektor brukt i brønnloggingsverktøyer, opptar PMTet omtrent 40 % av detektorvolumet). I tillegg, øker den totale effektiviteten av detektoren som et resultat den økede mengden av scintillasjonsmateriale. Slik øk-ning av detektoreffektiviteten uten økningen av det totale detektorvolumet opptatt ved detektoren på innsiden av verktøyet er viktig for brønnloggingsverktøyer som tar hensyn til å vurdere begrensninger innført ved diameteren av brønnen på den ytre diameter og rommet på innsiden av brønnloggingsverktøyene.

Referanse kan nå gjøres til FIG. 6, som illustrerer én utførelsesform av strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere gammastråler ved anvendelse av et scintillasjonsmateriale 60 og en oppstilling av fast-tilstand fotodetektorer 61. Et elektronisk kort 62 inkluderer detektorsignalanalyse elektronikk 63 og en lav-spenn ings-kraftkilde 64 for oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer 61. Scintillasjonsmaterialet 60, oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer 61 og det elektroniske kortet 62 blir anbrakt i et detektorhus 65.1 denne utførelsesformen, blir ingen ytterligere optiske elementer brukt. Fotodetektorene 61 er lokalisert på én side av det elektroniske kortet 62 mens kraftkilden 64 og detektorsignalanalyseelektronik-ken 63 er lokalisert på en annen side av kortet 62. Ikke-begrensende utførelses-former av det elektroniske kortet 62 inkluderer: et trykt kretskort (PCB) med pakkede komponenter; et PCB med noen komponenter montert ved anvendelse av "chip på kort" monteringsmetode; et hybridkort med bare chips montert fra begge sider; og to eller flere PCBer eller hybridkort stablet oppå hverandre med monterte fast-tilstand fotodetektorer 61 ved bunnen av det første kortet og optisk koplet til scintillasjonsmaterialet 60 og andre komponenter montert på andre kort.

Ytterligere konfigurasjoner av fast-tilstand fotodetektorene 61 ved overflaten av scintillasjonsmaterialet 60 er vist. Ikke-begrensende utførelsesformer av disse konfigurasjonene inkluderer: fast-tilstand fotodetektorer 61 ved begge flate sider av scintillasjonsmaterialet 60 som vist i FIG. 7 hvor scintillasjonsmaterialet 60 er en krystall, så som en sylindrisk scintillasjonskrystall; en oppstilling av fast-tilstand fotodetektorene 61 fordelt langs aksen og periferien ved den buede siden av krystallen som vist i FIG. 7 (i denne utførelsesformen, for å minimere den pakkede krystallens 60 ytre diameter, skulle all kraft- og signal-prosesserings-kretsteknikk nødvendig for å samle signal fra fotodetektorene 61 i oppstillingen være på kort

62, som kan være lokalisert tilgrensende til én eller begge flate sider av krystallen 60; eller en kombinasjon av konfigurasjonene beskrevet over). I utførelsesformen ifølge FIG. 7, er den buede overflaten av periferien av krystallen 60 dekket med et lysreflekterende lag 68. Optiske elementer 70 vist i FIG. 7 kan være dannet av "flueøye" linser, Fresnel linser eller ikke-avbildende optiske elementer designet for å samle og konsentrere lys ved fast-tilstand fotodetektorene 61.

De optiske elementene 70 vist i utførelsesformen ifølge FIG. 7 er lokalisert bare ved de flate sidene 67 av scintillasjonskrystallen 60. Hovedårsaken til å ikke anvende dem i tillegg til fast-tilstand fotodetektorene 61 lokalisert ved den buede siden av krystallen 60 er rombegrensningene i den radiale retningen. For å operere effektivt, krever slike optiske elementer 70 en betydelig mengde volum og hvis brukt med fotodetektorer 61 ved den buede siden av krystallen 60, kan det føre til betydelig svekkelse av detektoreffektiviteten på grunn av reduksjonen av volumet av scintillasjonskrystallen 60 innen et fiksert volum av detektorhuset 65.

Det kan erkjennes at en ytterligere fordel ved anvendelsen av fast-tilstand

fotodetektorene 61 i strålingsdetektoren 11 er den økede robustheten av detektoren 11 på grunn av mer enhetlig massefordeling på innsiden av detektoren og anvendelsen av en monolittisk design når det elektroniske kortet 62 blir senket ned i en forbindelse 66 (vist i FIG. 6) så som en støpemasse for å redusere eller eliminere hulrom. Forbindelsen 66 kan absorbere støt og vibrasjon eller øke stivheten av strålingsdetektoren 11.

Deretter blir det diskutert strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere nøytroner ved høye temperaturer. I én eller flere utførelsesformer, kan tre forskjellige kjernereaksjoner bli brukt for å detektere nøytroner. Disse er:

Reaksjon (1) krever nærvær av<3>He-isotop; reaksjon (2) er basert på<6>Li isotop; og reaksjon (3) finner sted med<10>B-kjerner. Ladede partikler emittert som et resultat av nøytron reaksjonen med én av disse kjernene kan bli detektert ved anvendelse av ioniseringsdetektor (for 3He og<10>B i form av BF3gass) eller scintillasjonsdetek-tor (for 6Li og<10>B i form av forskjellige scintillasjonsmaterialer som inneholder litium og/eller bor i høye konsentrasjoner). Pr-dopet Li-F glass kan fungere som et nøytronsensitivt scintillasjonsmateriale 50 lignende med tradisjonelle Li-6 glass-scintillatorer så som KG-2, GS-20 og GS-2. FIG. 8 viser fotoluminescens (PL) emisjonsspektraene og fotoluminescenseksitasjons- (PLE) spektraene av det Pr-dopede Li-F glasset. PL toppen blir observert ved 279 nm mens PLE maksimumet forekommer ved 234 nm. Det kan sees fra FIG. 8 at luminescensspektrumet av Pr-dopet Li-F glass under vurdering samsvarer godt til QE kurven av SiC APD. Det kan erkjennes at lysadsorpsjon av Li-F glass, som utgjør scintillasjonsmaterialet 60 med ultrafiolett (UV) bølgelengdeområde (250 nm - 320 nm), er lav noe som resulterer i ikke mye adsorpsjon av lyset emittert fra scintillasjonsprosessen. I én eller flere utførelsesformer, er således strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere nøytroner basert på Pr-dopet scintillasjonsmateriale 60 som inneholder<6>Li og/eller<10>B optisk koplet til SiC APDer brukt som fast-tilstand fotodetektorene 51.

Unntatt for Li-F glass dopet med Pr, viser slike enkeltkrystall scintillasjonsmaterialer som inneholder litium i den krystallinske strukturen som LiCaAIF6:Ce (LiCAF:Ce) [A. Yoshikawa, T. Yanagida, K.J. Kim, N. Kawaguchi, S. Ishizu, K. Fu-kuda, T. Suyama, M. Nikl, M. Miyake, M. Baba, IEEE Dresden 2008, "Crystal growth, optical properties and neutron responses of Ce<3+>doped LiCaAIF6single crystal", IEEE Nuclear Science Symposium konferansejournal (2008) 1212 -1214] og LiSrAIF6:Ce (LiSAF:Ce) [Takayuki Yanagida, Noriaki Kawaguchi, Yutaka Fuji-moto, Yuui Yokota, Atsushi Yamazaki, Kenichi Watanabe, Kei Kamada, Akira Yoshikawa, "Evaluations of Scintillation Properties of LiSrAIF6Scintillator for Thermal Neutron Detection", 2010, artikkel N10-13, IEEE Nuclear Science Symposium 2010, Knoxville TN] emisjonen av scintillasjonslyset i bølgelengdeområdet mellom 280 nm og 320 nm. Som et resultat kan, i én utførelsesform, LiCAF:Ce eller LiSAF:Ce bli brukt som scintillasjonsmaterialet 60 som er sensitivt for nøytro-ner.

I tilfellet av klassiske scintillasjonsmaterialer, må disse materialene huse behovene for vekselvirkningen av partikkelen som skal bli detektert med dannelsen av den ladede partikkelen og behovene for ladet partikkelenergiavsetning og lysemisjonsprosesser. I tilfellet av sammensatte scintillasjonsmaterialer sensitive for nøytroner slik som blandingen av ZnS:Ag og B2O3eller blandingen av ZnS:Ag og LiF6pulvere med typisk kornstørrelse omtrent 1 |xm bundet med epoksy, finner dannelsen av en ladet partikkel på grunn av (n,<10>B) eller (n,<6>Li) reaksjon sted i kornene av B2O3eller LiF6og energien avsatt ved slike partikler i ZnS:Ag blir omfor-met til synlig lys. I dette tilfelle er forskjellige materialer ansvarlige for vekselvirkningen av detekterte partikler og scintillasjonsprosess og egenskaper for hvert materiale må samsvare til bare ett sett av krav for optimalisert ytelse. Fordi sjansen til å finne materialer som oppfyller en mindre liste av krav er høyere, kan denne tilnærmelsen tillate ulike scintillasjonsmaterialer med overlegne egenskaper.

I én utførelsesform blir det brukt sammensatte scintillasjonsmaterialer 60 basert på polymermatriks og LaBr3:Ce nanopartikler for gammastråledeteksjon. I dette tilfellet, skjer gammastrålevekselvirkning hovedsakelig i matriksen og scintillasjon finner sted i nanopartikler. Det blir anført at på grunn av slike nanoskala-virkninger som eksiton- (exciton) multiplikasjon og reduksjonen av fononbånd til-standstettheten, skulle scintillasjonsprosessen skje på en mer gunstig måte ved høye temperaturer sammenlignet med bulkmateriale av den samme kjemiske sammensetningen. Eksitonmultiplikasjon tilveiebringer høyere verdier av LY og reduksjonen av fonontilstander gjør LY(Temperatur) mindre avhengig av temperatur på grunn av reduksjonen av sannsynligheten for den termisk induserte ioniseringen av eksiterte elektrontilstander. Også hvis den gjennomsnittlige størrelsen av scintillasjonsnanopartikkelen er mindre enn % av bølgelengden av lyset emittert i scintillasjonsprosessen når emittert lys ikke spres ved slike nanopartikler og som et resultat blir tapene av det emitterte lyset minimert.

Det skulle bli poengtert at i tilfellet av forbindelsesscintillasjonsmaterialene nevnt over, vil lysspredningen ved grensene av kornene med typisk størrelse > 1 lim og relaterte tap av scintillasjonslyset tillate anvendelsen av slike scintillatorer bare i form av svært tynne lag avsatt direkte ved PMT optisk vindu. Så anvendelsen av scintillasjonsnanopartikler på innsiden av den transparente matriksen unn-går lysspredningen, og som et resultat kan detektorer med store scintillasjonsele-menter bli bygget ved anvendelse av sammensatte scintillatorer. Unntatt for opti-maliseringen av egenskapene av matriksmateriale og scintillasjonsnanopartiklene, er det to hovedutfordringer relatert til designen av selve det sammensatte materialet. Disse utfordringene er kompatibiliteten av matriksmaterialet og nanopartiklene (matriks skulle ikke ødelegge nanopartikkelegenskaper i prosessen med impregnering av nanopartikler inn i matriks og matriks skulle være transparent for lys emittert i scintillasjonsprosessen) og fyllfaktoren av matriksen med nanopartikler (hvis det er for mange nanopartikler, er deteksjonseffektiviteten lav fordi det ikke er nok matriksmateriale for å detekterte partikler til å vekselvirke med; hvis konsentrasjon av nanopartikler er for lav, vil for mange ladede partikler ikke være i stand til å nå scintillasjonsnanopartikler og avsette sin energi i matriksen).

I tilfellet av nøytronsensitive scintillasjonsmaterialer kan, på grunn av de høye tverrsnittene av (n,<10>B) og (n,<6>Li) reaksjoner, den effektive tykkelsen av matriksmaterialet i tilfellet av sammensatt scintillator være relativt liten (omtrent 2 til 5 mm). Som et resultat av den lille tykkelsen, har noen av utfordringene beskrevet over en tendens til å bli irrelevante. De følgende tilnærmelser kan bli brukt for å designe nøytronsensitive scintillasjonsmaterialer 60.

I en første tilnærmelsen, blir en polymermatriks anriket med<10>B eller<6>Li ved anvendelsen av nanopartikler av boroksider og litiumoksider og nanopartikler av Ce-dopet scintillasjonsmateriale så som LaBr3:Ce, YAG:Ce, etc. som scintil-lasjonssentere. Maksimumet av emisjonsspektrumet av en Ce-dopet scintillator er rundt 375 - 420 nm og det er mulig å finne matriksmateriale så som silikonbaserte gummityper transparente i dette bølgelengdeområdet. Til samme tid, vil SiC APD QE kurven ikke samsvare med dette bølgelengdeområdet og, følgelig skulle andre fast-tilstand fotodetektorer bli brukt slik de dannet av GaN.

I en andre tilnærmelse, blir en matriks dannet av<10>B anriket borsilikatglass og nanopartikler av Ce-dopede oksidscintillatorer slik som YAG:Ce og YAP:Ce. Nanopartikler dannet av oksidmaterialer har mye høyere stabilitet ved høye temperaturer nødvendig for deres impregnering inn i glassmatriks (700 til 900 °C). Borsilikatglass er transparente i 375 - 420 nm bølgelengdeområdet, men en GaN basert APD skulle bli brukt for lysdeteksjon med dette scintillatormatriksmaterialet.

I en tredje tilnærmelse, er en fluorbasert glassmatriks anriket med<10>B eller<6>Li og lastet med nanopartikler dannet av YAG:Pr, YAP:Pr, LiCAF:Ce, LiSAF:Ce eller et hvilket som helst annet scintillasjonsmateriale som emitterer lys i det dype UV bølgelengdeområdet. Fluorglass er relativt transparent i dette bølgelengdeom-rådet og, som et resultat, vil lys emittert ved scintillasjonsnanopartikler være i stand til å nå en SiC APD.

Som anført over, er sannsynligheten for at slike nøytronsensitive scintillasjonsmaterialer er høytemperaturkompatible (dvs. har verdier av LY ved høye temperaturer i akseptabelt verdiområde) høy på grunn av nanoskalafenomener, gunstig kinetikk av scintillasjon ved Pr- og Ce-ioner, og gunstig elektronstruktur av selve materialet. Følgelig er disse scintillasjonsmaterialene 60 kompatible med SiC og/eller GaN baserte APDer kan bli brukt for å bygge høytemperaturkompatib-le nøytrondetektorer.

Deretter blir det diskutert fotodetektorkonfigurasjoner for bruk i strålingsdetektoren 11 som er konfigurert for å detektere nøytroner. Som det ble anført over, på grunn av høye verdier av termiske nøytroninnfangningsreaksjoner som involve-rer<10>B og<6>Li, tilveiebringer laget av det nøytronsensitive scintillasjonsmaterialet med tykkelsen på omtrent 5 mm nesten 100 % adsorpsjon av termiske nøytroner. Følgelig viser teknikkene scintillasjonsmaterialet 60 av nøytrondetektoren som har et stort geometrisk tverrsnitt, som kan ha fasongen av hul sylinder eller halv-sylinder som vist i FIG. 9.1 denne utførelsesformen er fast-tilstand fotodetektorene 61 eller deres oppstillinger lokalisert ved den indre overflaten av scintillasjonsmaterialet 60. Også i denne utførelsesformen, kan de optiske elementene 70 bli brukt for å forbedre lysinnsamling uten økningen av den ytre diameteren av strålingsdetektoren 11.

Som i tilfellet av strålingsdetektoren 11 konfigurert for å detektere gammastråler, kan det bli brukt forskjellige linseoppstillinger og/eller oppstillinger av ikke-avbildende optiske elementer. De(t) elektroniske kortet(ene) 62 med kraftkilde 64 og signalanalysekretsteknikk 63 kan være lokalisert på minst én av de flate sidene av scintillasjonsmaterialet 60 (lignende til gammastråledetektoren), på innsiden av hulrommet av scintillasjonsmateriale 60, eller på en underside av en lang flat grunnflate 90 koplet til et halv-sylindrisk formet scintillasjonsmateriale 60 som vist i FIG. 9.1 én utførelsesform, kan grunnflaten 90 også være det elektroniske kortet 62.

Som diskutert over tilveiebringer teknikkene ulike optiske elementer 70 for optisk kopling av scintillasjonsmaterialet 60 til oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer 61. Disse optiske elementene 70 er krevet fordi størrelsen av hver fast-tilstand fotodetektor 61 generelt er mye mindre enn størrelsen av scintillasjonsmaterialet 60. Følgelig er de optiske elementene 70 nødvendige for å samle lys som ikke ville bli detektert hvis det ikke var for de samlende og konsentrerende egenskapene av de optiske elementene 70.

Referanse kan nå gjøres til FIG. 10A og 10B, som avbilder aspekter av de

optiske elementene 70. De optiske elementene 70 er konfigurert for å samle lys L generert i scintillasjonsmaterialet 60 ved vekselvirkninger med mottatt stråling. Det samlede lyset L blir så konsentrert på én eller flere av fast-tilstand fotodetektorene 61. FIG. 10A illustrerer en oppstilling av tilknyttede linser 81. Oppstillingen av linser 81 fokuserer mottatt lys L på én eller flere av fast-tilstand fotodetektorene 61.1 én utførelsesform, er linsene 81 Fresnel linser. FIG. 10B illustrerer en oppstilling av ikke-avbildende optiske strukturer 82 så som speil formet som sammensatte parabolske konsentratorer. Hver ikke-avbildende optiske struktur 82 inkluderer en fasett 83 for å samle lys L og en kon 84 for å konsentrere det samlede lyset L på én eller flere av fast-tilstand fotodetektorene 61.

I en annen utførelsesform, når scintillerende nanopartikler blir kapslet inn innen en transparent polymer eller glassmatriks, kan denne matriksen bli varmet opp og trukket til en lang optisk fiber, som så blir viklet på en spole. For å samle lyset som blir produsert i fiberen, kan én fotodetektor bli plassert ved én ende av fiberen og en annen fotodetektor kan bli plassert ved den andre enden av fiberen, og således redusere antallet fotodetektorer som er nødvendige og også eliminere de lyskonsentrerende elementene av linser og/eller konsentrerende speil.

Til støtte for lærene heri kan ulike analysekomponenter bli brukt, inkludert et digitalt og/eller et analogt system. For eksempel kan nedihullselektronikken 8, overflate-computerprosesseringen 6, eller det elektroniske kortet 62 inkludere det digitale og/eller analoge systemet. Systemet kan ha komponenter så som en pro-sessor, lagringsmedia, minne, inngang, utgang, kommunikasjonsforbindelse (kab-let, trådløs, pulset slam, optisk eller annen), brukergrensesnitt, softwareprogram-mer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (slik som resistorer, kondensatorer, induktorer og andre) for å sørge for drift og analy-ser av apparaturen og fremgangsmåtene vist heri på en hvilken som helst av mange måter som er vel-anerkjent innen faget. Det blir vurdert at disse lærene kan være, men ikke trenger å være, implementert i forbindelse med et sett av computer-utførbare instruksjoner lagret på et ikke-transitorisk computerlesbart medium, inkludert minne (ROMer, RAMer), optisk (CD-ROMer) eller magnetisk (plater, harddisker), eller en hvilken som helst annen type som når utført forårsaker at en computer implementerer fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for utstyrsdrift, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som vurderes som relevante ved en systemdesigner, eier, bruker eller annet slik personell, i tillegg til funksjonene beskrevet i denne redegjørelsen.

Videre kan ulike andre komponenter bli inkludert og påkalt for å sørge for aspekter av lærene heri. For eksempel kan en kraftforsyning (f.eks., minst én av en generator, en fjerntilførsel og et batteri), kjølekomponent, varmekomponent, magnet, elektromagnet, sensor, elektrode, transmitter, mottaker, transceiver, an-tenne, styringsenhet, optisk enhet, elektrisk enhet eller elektromekanisk enhet bli inkludert som støtte for de ulike aspektene diskutert heri eller som støtte for andre funksjoner ut over denne redegjørelsen.

Begrepet "bærer" som anvendt heri betyr en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller element som kan bli brukt for å befordre, huse, støtte eller på annen måte fremme anvendelsen av en annen anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller element. Andre eksempelvise ikke-begrensende bærere inkluderer borestrenger av kveilet rør-typen, av sammenføyd rør-typen og en hvilken som helst kombinasjon eller andel derav. Andre bærereksempler inkluderer borerør, vaierledninger, vaierledningsonder, glatt vaier sonder, "drop shots", bunn-hull-sammenstillinger, borestrenginnstikksdeler, moduler, interne hus og substratande-ler derav.

Elementer av utførelsesformene har blitt introdusert med den ene eller andre artikkelen "en" eller "et". Artiklene er tenkt å bety at det er én eller flere av ele mentene. Begrepene "inkludert" og "som har" er tenkt å være inklusive slik at det kan være ytterligere elementer andre enn de opplistede elementene. Konjunksjo-nen "eller" når brukt med en liste av minst to begreper er tenkt å bety et hvilket som helst begrep eller kombinasjon av begreper. Begrepene "første" og "andre" blir brukt for å skille elementer og blir ikke brukt for å betegne en spesiell rekkeføl-ge. Begrepet "kople" omhandler én anordning som er direkte koplet til en annen anordning eller indirekte koplet via en mellomliggende anordning.

Det vil bli erkjent at de ulike komponentene eller teknologiene kan tilveiebringe en viss nødvendig eller fordelaktig funksjonalitet eller trekk. Følgelig, er disse funksjonene og trekkene som kan være nødvendige som støtte for de vedlagte kravene og variasjoner derav, gjenkjent som å være inkludert i seg selv som en del av lærene heri og en del av den viste oppfinnelsen.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med referanse til eksempelvise ut-førelsesformer, vil det bli forstått at ulike endringer kan gjøres og ekvivalenter kan bli substituert for elementer derav uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen. I tillegg vil mange modifikasjoner bli erkjent for å tilpasse et spesielt instrument, si-tuasjon eller materiale til lærene ifølge oppfinnelsen uten å avvike fra det grunn-leggende omfang derav. Det er derfor tenkt at oppfinnelsen ikke er begrenset til den spesielle utførelsesformen vist som den beste måten å utføre denne oppfinnelsen på, men at oppfinnelsen vil inkludere alle utførelsesformer som faller innen omfanget av de vedlagte kravene.

Claims (20)

1. Apparatur konfigurert for å detektere stråling ved høye temperaturer i et borehull som penetrerer jorden, apparaturen omfatter: et scintillasjonsmateriale som vekselvirker med strålingen ved de høye temperaturene for å generere fotoner; minst én fast-tilstand fotodetektor optisk koplet til scintillasjonsmaterialet og konfigurert for å detektere strålingen ved å detektere de genererte fotonene; og minst ett optisk element anbrakt mellom scintillasjonsmaterialet og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren og konfigurert for å konsentrere fotonene generert i scintillasjonsmaterialet på den minst ene fast-tilstand fotodetektoren.

2. Apparatur ifølge krav 1, hvori den minst ene fast-tilstand fotodetektoren er en oppstilling av fast-tilstand fotodetektorer, og det minst ene optiske elementet er en oppstilling av optiske elementer.

3. Apparatur ifølge krav 2, som videre omfatter elektronisk kretsteknikk inkludert en lav-spennings-kraftkilde og signalanalysekretsteknikk koplet til hver fast-tilstand fotodetektor i oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer.

4. Apparatur ifølge krav 3, hvori en lav spenning fra lav-spennings-kraftkilden er mindre enn eller lik 200 volt.

5. Apparatur ifølge krav 3, hvori scintillasjonsmaterialet, oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer, og den elektroniske kretsteknikken er anbrakt i et hus.

6. Apparatur ifølge krav 5, som videre omfatter en forbindelse konfigurert for å fylle hulrom på utsiden av scintillasjonsmaterialet og oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer på innsiden av huset for å absorbere vibrasjoner eller støt.

7. Apparatur ifølge krav 2, hvori oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer omfatter lavinefotodioder.

8. Apparatur ifølge krav 1, hvori det minst ene optiske elementet omfatter minst én linse for å fokusere en andel av de genererte fotonene på den minst ene fast-tilstand fotodetektoren.

9. Apparatur ifølge krav 1, hvori det minst ene optiske elementet omfatter flere sammenhengende ikke-avbildende fasetter, hver fasett er konfigurert for å samle en andel av fotonene og konsentrere andelen av fotonene på den minst ene fotodetektoren.

10. Apparatur ifølge krav 9, som videre omfatter en kon optisk koplet til minst én av de ikke-avbildende fasettene for å konsentrere andelen av fotonene.

11. Apparatur ifølge krav 1, hvori strålingen er gammastråling.

12. Apparatur ifølge krav 11, hvori scintillasjonsmaterialet omfatter en mo-nokrystallinsk oksidforbindelse.

13. Apparatur ifølge krav 12, hvori den monokrystallinske oksidforbindelsen er dopet med minst én av cerium- (Ce) ioner og praseodym- (Pr) ioner.

14. Apparatur ifølge krav 1, hvori strålingen er nøytroner.

15. Apparatur ifølge krav 14, hvori scintillasjonsmaterialet omfatter LiCaAIF6eller LSrAIF6dopet med Ce-ioner.

16. Apparatur ifølge krav 14, hvori scintillasjonsmaterialet er formet som en hul sylinder eller danner en longitudinal seksjon av en hul sylinder.

17. Apparatur ifølge krav 16, hvori den minst ene fast-tilstand fotodetektoren er en oppstilling av fast-tilstand fotodetektorer, og oppstillingen av fast-tilstand fotodetektorer er anbrakt minst én av internt til den hule sylinderen og langs den longitudinale seksjonen av den hule sylinderen.

18. Apparatur ifølge krav 16, som videre omfatter en detektorgrunnflate som er koplet til den longitudinale seksjonen av den hule sylinderen og danner et indre rom, hvori elektronisk kretsteknikk som omfatter en lav-spennings-kraftkilde og signalanalysekretsteknikk koplet til den minst ene fast-tilstand fotodetektoren er anbrakt på detektorgrunnflaten på utsiden av det indre rommet.

19. Apparatur ifølge krav 14, hvori scintillasjonsmaterialet omfatter en polymermatriks anriket med<10>B eller<6>Li ved anvendelsen av nanopartikler av boroksider eller litiumoksider og nanopartikler av oksidscintillatorer som er dopet med Ce-ioner, og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren er dannet av GaN.

20. Apparatur konfigurert for å detektere stråling ved høye temperaturer i et borehull som penetrerer jorden, apparaturen omfatter: et nedihullsverktøy konfigurert for å bli befordret gjennom borehullet; et scintillasjonsmateriale som vekselvirker med strålingen ved de høye temperaturene for å generere fotoner; minst én fast-tilstand fotodetektor optisk koplet til scintillasjonsmaterialet og konfigurert for å detektere strålingen ved å detektere de genererte fotonene; og minst ett optisk element anbrakt mellom scintillasjonsmaterialet og den minst ene fast-tilstand fotodetektoren og konfigurert for å konsentrere fotonene generert i scintillasjonsmaterialet på den minst ene fast-tilstand fotolederen; hvori scintillasjonsmaterialet, den minst ene fast-tilstand fotolederen og det minst ene optiske elementet er anbrakt på nedihullsverktøyet.