NaI(T1)闪烁探测器测量γ射线的性能分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com。。、_0≤誓l蓼爨惫NaI_量闪敏燎线探测～器^?蠢的藤囊、祈摘要：本文提出NaI(T1)闪烁探测器测量Y射线的性能要用灵敏度和垂直分辨率来表征。通过分析灵敏度的影响因素，探讨了灵敏度与灵敏体积的关系，提出了提高灵敏度的技术途径。在分析垂直分辨率影响因素的基础上，提出了提高垂直分辨率的技术途径，给出了确定垂直分辨率的经验公式，通过分析、比较，认为最小可分辨厚度是垂直分辨率的逼近极限。这些结论，对于改进NaI(T1)闪烁探测器设计，提高闪烁探测器的测量性能具有重要的指导作用。关键词：NaI(T1)闪烁探测器；

2、测量；Y射线；性能分析；灵敏度；垂直分辨率中图分类号：TNgl1．23文献标识码：A文章编号：1006-883X(2004)01一Oo21-06任晓荣．．1一、引言闪烁探测器是利用晶体的闪烁现象记录核辐射的装置，由晶体、光导物质、光电倍增管组成，这种装置在Y射线测量中得到了广泛应用。那么，闪烁探测器在测量Y射线时，具有什么样的测量性能?如何将闪烁探测器测量Y射线的性能与测量结果相联系?为了明确这些问题，本文以石油测井中Y射线强度测量为例，对闪烁探测器测量Y射线的性能进行分析。二、闪烁探测器测量Y射线的响应模型研究Y射线沿井轴的强度分布，是石油测井中Y射线测

3、量的重要内容[¨。此时，Y射线充满整个地层，闪烁探测器相对于整个地层可近似看成是一个点[。但对于有限厚地层或薄层，就不能作这样的近似。研究表明，闪烁探测器的响应曲线对称于地层中心，分层点随着地层厚度的减小由半幅点移向曲线的峰部，即随着地层厚度的减小地层响应失真程度加大，分层难度也加大。在垂直分辨率条件下，Y射线测量的理论响应曲线具有如下形式[3】：厂(d)=Acos(-～Z-)(1)式中，月一Y射线测量的理论响应；一理论响应曲线的幅度常数；某一测量点的深度；^一地层厚度。从公式(1)可以看出，Y射线测量的绝对响应幅度取决于理论响应曲线的幅度常数，而又取决于

4、地层的放射性强度和闪烁探测器自身的特性；相对响应幅度取决于地层厚度h和测量点的深度。=：器怠夺维普资讯http://www.cqvip.comResearch＆D镑Ve0秘{与开发那么，如何表征闪烁探测器在测量Y射线时的测量性能?本文认为绝对响应幅度可用闪烁探测器的灵敏度来衡量。其意义在于：对于同样的地层，灵敏度高的闪烁探测器能够得到高的响应幅度，有利于降低测量结果的统计起伏，从而降低测量结果的不确定度。相对响应幅度可用垂直分辨率来衡量。其意义在于：地层厚度h小于垂直分辨率时，无法得到正确的反映，为了分辨厚度较小的地层，就要设法使垂直分辨率逼近这一地层厚度

5、。在工程实践中，主要通过标准化刻度获取测量灵敏度，通过理论计算或实时评价获取垂直分辨率。为了能够从测量灵敏度和垂直分辨率两个方面表征闪烁探测器的测量性能，分析测量灵敏度和垂直分辨率的影响因素、影响机理，将有助于改进刻度结果表明，自然伽马测井仪的灵敏度与灵探测器设计，进而提高探测器的灵敏度和垂直分辨敏体积的关系很大，仪器结构对自然伽马测井仪的率。灵敏度也有一定的影响。3、闪烁探测器灵敏度的影响因素分析三、NaI(TI)闪烁探测器的灵敏度(1)仪器结构对闪烁探测器灵敏度的影响1、闪烁探测器灵敏度测量原理自然伽马测井仪典型的探测器结构示意图如用Y射线测井仪在规定

6、的条件下对强度稳定图1所示，也有少数自然伽马测井仪没有保温瓶，的辐射体(如标准化地层、长半衰期伽马源)进行因此结构示意图可做相应的简化。图1中对Y射线测量】，就可获得计数率与标准单位API之间的转场的描述只是一种简化的定性说明。换关系。世界上最早展开这方面研究的是美国休斯顿大学，其成果逐步获得世界的公认，因此美国石油协会于1959年颁布的APIRP．33标准也成为世界y射线场；标准】。⋯＼依据API标准，中国石油天然气集团公司计量中心建立了我国自己的自然伽马一级刻度井，其高瞎放射性地层和低放射性地层之间的放射性差值为207．45API，因此，在该井进行一级

7、刻度时，仪器灵图1探测器的结构示意图敏度的计算由公式(2)给出：：=(2)表1中的zGJ．C自然伽马测井仪和zGJ．D自207．45然伽马测井仪都带有保温瓶；ZGJ．CQ自然伽马测式中，．SL_给定闪烁探测器的灵敏度；井仪没有保温瓶，但它们的探测器同为37ramX坼厂给定仪器在高放射性地层的计数率；150mm晶体、GDB38G光电倍增管，外钢管同为M一给定仪器在低放射性地层的计数率。89mm。由刻度结果可以看出，ZGJ．C自然伽马测井2、闪烁探测器灵敏度测量结果仪和ZGJ．D自然伽马测井仪由于结构基本一致，所新研制的仪器，都要在中国石油天然气集团公以刻度结

8、果也非常接近。但由于ZGJ．CQ自然伽马司计量中心的自然伽马一级刻