Физические основы импульсных нейтронных методов

[pic 1]2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Физические основы импульсных нейтронных методов

При импульсном нейтронном методе применяют импульсный источник, испускающий быстрые нейтроны периодически с частотой 1—10 3Гц в течение коротких интервалов времени Δtи=1—10  мкс (рисунок 3). В выбранные интервалы времени Δt с помощью специальной схемы временного анализатора импульсов регистрируют медленные нейтроны или ГИРЗ. Время с момента выключения источника или иногда с момента его включения до начала измерений называют временем задержки t.

[pic 2]

Рисунок 3 Распределение тепловых нейтронов во времени при ИНМ

Основными модификациями ИНМ являются импульсный нейтрон-нейтронный метод ИННМ и импульсный нейтронный гамма-метод ИНГМ, изучающие процесс спада плотности соответственно тепловых нейтронов и ГИРЗ во времени. Исследование нестационарного поля нейтронов позволяет получить дополнительную информацию, не даваемую стационарными методами.

Зондовое устройство для ИНМ принципиально подобно установкам ННМ и НГМ. Основное различие между ними заключается в использовании в качестве источника импульсных генераторов нейтронов.

Аппаратура ИНМ состоит из скважинного прибора и наземных блоков (рисунок 4).  В скважинном приборе I размещен импульсный генератор нейтронов, детектор нейтронов (или γ-кван-тов) Д, а также другие блоки, имеющиеся во всех радиометрах. Наземная аппаратура включает в себя источники питания и панель управления II с временным анализатором. На примере серийного прибора типа ИГН-4 познакомимся с общими принципами работы такой аппаратуры.

[pic 3][pic 4]

Рисунок 4 Упрощенная блок-схема аппаратуры импульсных нейтронных методов

Важнейший блок скважинного прибора—генератор нейтронов ГН, состоит из источника высокого напряжения ИВН, ускорительной нейтронной трубки НТ и блока управления БУ. Ускорительная (нейтронная) трубка является основной частью генератора нейтронов. Работа· источника высокого напряжения в импульсном режиме обеспечивается подачей импульса положительного напряжения на анод ионного источника НТ. Лишь в течение времени действия этого им-пульса происходит образование ионов дейтерия, а следовательно, и нейтронов. Управляющая схема БУ обеспечивает подачу импульсов заданной длительности (1—10 2 мкс) через определенные (2500 мкс) интервалы времени. Выход нейтронов составляет обычно 10 7—10 8 с -.1 Расход дейтерия восполняется из хранилища, представляющего собой титановую проволоку, насыщенную дейтерием. Для выделения сорбированного дейтерия из хранилища последний нагревается электрическим током.

Нейтронная трубка и ИВН расположены в отдельном отсеке скважинного прибора, заполненного трансформаторным маслом или другой электроизоляционной жидкостью. Детектор нейтронов Д представляет собой блок параллельно включенных пропорциональных счетчиков. Существуют приборы для импульсных методов с сцинтилляционными счетчиками, позволяющими путем смены люминофоров осуществлять по желанию регистрацию нейтронов (ИННМ) или γ квантов (ИНГМ или активационный каротаж). Импульсы от счетчиков, а также маркерный импульс, указывающий момент срабатывания генератора нейтронов, передаются на поверхность по одной из жил трехжильного кабеля. Совмещение этих составляющих сигнала осуществляется в смесителе. По вто-

[pic 5]рой жиле кабеля в скважинный прибор подается питающее напряжение от унифицированного генератора УГ-1, третья жила—общая («Земля»).

В наземной панели происходит разделение маркерных и с четных импульсов с помощью селектора Сел. Счетные импульсы усиливаются, формируются блоками (рисунок 4) и поступают на входы дифференциальных каналов ДК-1—ДК-4 временного анализатора, каждый из которых регистрирует лишь импульсы, приходящие в заданном интервале времени после маркерного импульса. Этот интервал различен для разных каналов, что позволяет определить изменение скорости счета в зависимости от времени задержки. Один из каналов (ИК) регистрирует интегральный счет, т. е. интенсивность всех нейтронов независимо от времени их прихода к индикаторам. Эта величина представляет собой по существу показание стационарного ННМ-Т.