Материал: Методы геофизической разведки

Прибор состоит из блока детектирования, преобразующего кванты g-излучения в электрические импульсы и пульта универсального цифрового измерителя средней частоты импульсов.

Блок детектирования представляет собой цилиндр, внутри которого расположено шасси с элементами электронной схемы. Детектор расположен в передней части корпуса блока детектирования, в торцевой части которого имеется окно из тонкого алюминия, пропускающего g-излучения. Между кристаллом и ФЭУ оптический контакт осуществляется через кремний органическую смазку, вытекание которой предотвращается резиновой манжеткой. Детектор защищен от случайного попадания света при разобранном блоке детектирования специальным светозащитным и одновременно магнитным экраном (попадание света при включенном питании может вывести ФЭУ из строя). Для удобства эксплуатации блок детектирования снабжен ручкой с удлинителем, позволяющим менять его длину, и ремнем для переноски.

Измерительный пульт выполнен в прямоугольном корпусе из алюминиевого сплава, состоит из кожуха и панели управления. Пульт управления снабжен 2-мя измерительными приборами: цифровым измерителем средней частоты импульсов с выводами показаний на цифровое ж.к. табло и аналоговым интенсиметром с выводом результатов на стрелочный индикатор (микроамперметр). В нижней части кожуха расположен отсек питания, герметизированный от остального объема корпуса и от наружной среды. На лицевой панели пульта управления размещены органы управления и индикации, переключатели рода работ и диапазона измерений. Для выполнения контрольных измерений стабильности работы прибора в боковой части пульта вмонтирован контрольный источник Со-60.

Блок-схема прибора приведена на рис.1.

Детектор излучения преобразует действие g-кванта в электрический импульс. Основной частью детектора является сцинтилляционный счетчик.

Рис. 8. Блок-схема радиометра СРП-88

Сцинтилляционные детекторы

Принцип действия.

Сцинтилляционный детектор состоит из люминофора, в котором возникают световые вспышки (сцинтилляции) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), преобразующего их в электронные импульсы. Люминофор соединяется с катодом ФЭУ непосредственно или через светопровод.

Принципиальная схема сцинтилляционного детектора изображена на на рисунке:

Рис. 9. Принципиальная схема сцинтилляционного детектора:

-люминофор; 2-светопровод; 3-фотокатод; 4-фокусирующий электод; 5-11-эмиттеры или диноды; 12-фнод; R_a-анодная нагрузка; C-разделительная емкость.

Заряженная частица, проходя через люминофор, возбуждает атомы вдоль своей траектории. Возбужденные атомы с малым временем жизни переходят в основное состояние, испуская электромагнитное излучение, часть спектра которого приходится на световую область. Попадание g-кванта в люминофор вызывает вспышку света, обусловленную вторичным электроном и позитроном, образующимися при поглощении квантов веществом люминофора.

Часть вспышек через светопровод падает на полупрозрачный сурьмяно-цезиевый катод ФЭУ, откуда выбиваются электроны, которые собираются фокуструющим электродом на первый динод ФЭУ. Количество электронов пропорционально интенсивности вспышек, следовательно поглощенной энергии излучения.

Попадая на динод, каждый фотоэлектрон выбивает с его поверхности несколько вторичных электронов. Образующиеся электроны направляются на следующий динод, потенциал которого на некоторую величину превышает потенциал предыдущего. Тормозясь на диноде, каждый вторичный электрон выбивает несколько третичных электронов. В результате такого процесса умножение электронов, повторяющегося на каждом последующем диноде, на аноде собирается 10⁶-10⁹ электронов в зависимости от числа динодов в ФЭУ.

Такое количество электронов создает достаточный заряд для регистрации его в виде импульса амплитудой порядка нескольких вольт. Диноды изготавливаются из сплава Al, Mg и Si с коэффициентом вторичной эмиссии электронов больше единицы.

Способностью люминесцировать обладают лишь немногие вещества - неорганические кристаллы и органические твердые и жидкие соединения. Поскольку кристаллы с правильной формой не люминесцируют, то для создания дефектов, искажающих кристаллическую решетку, к основному веществу добавляется небольшая примесь другого вещества - активатора. Последний также увеличивает выход света и уменьшает его поглощение в люминофоре. Наиболее распространенным люминофором является NaI(TI) - (монокристаллы йодистого натрия, активированные таллием).

Источник высокого напряжения представляет собой электронный генератор, преобразующий напряжение низковольтного источника питания в напряжение величиной 1200-1500 вольт. Высокое напряжение подается на эмиттеры ФЭУ.

Предварительный усилитель вместе с детектором и источником высокого напряжения помещается в выносном блоке прибора (гильзе). Предварительное усиление импульсов необходимо для того, чтобы довести их по соседнему кабелю до пульта прибора.

Усилитель предназначен для усиления импульсов до величин, обеспечивающих четкую работу последующей электронной схемы.

Интегрирующий блок служит для преобразования отдельных импульсов в постоянный ток, сила которого пропорциональна частоте поступления импульсов. Импульсы при выходе с усилителя проходят так называемые дозирующие емкости, которые выполняют функции нормализатора, и заряжают накопительный конденсатор. Так как количество электричества, приносимое на конденсатор каждым импульсом, одинаково, то заряд конденсатора пропорционален скорости следования импульсов.

Аналоговый регистратор представляет собой микроамперметр. Ток, проходящий через амперметр, пропорционален заряду на накопительном конденсаторе и равен скорости счета импульсов.

Цифровой регистратор представляет собой жидкокристаллический цифровой индикатор, на который поступают входные импульсы, прошедшие предварительно четырехразрядный декадный счетчик импульсов и дешифратор.

5. Обработка и интерпретация данных

Обработка полевых данных осуществлялась вручную и с применением программного обеспечения: Microsoft Word, Microsoft Exel, Surfer 9_0.

.1 Магниторазведка

.1.1 Полевая магнитная съёмка

1. Посчитали погрешность:

E==0.02%,

где  = ;  =

. По значениям прибора при положении датчика внизу построили карту магнитных аномалий, представленная в графическом приложении №1

. По значениям прибора при положении датчика внизу и датчика вверху построили план-графиков магнитной съёмки, представленная в графическом приложении №2

.1.2 Измерение магнитной восприимчивости

1. Посчитали погрешность:

E==0.07%, где  = ;  =

.Привели все значения к 10^-5 СГС

.Определили наиболее вероятное значение из трех

. По результатам построили гистограмму восприимчивости, представленная в графическом приложении №3

.2 Электроразведка

1. Посчитали погрешность:

E==0.15%,

где  = ;  =

2. Значения перевели в милливольты

. По результатам построили карту срединного градиента, представленная в графическом приложении №4

.3 Радиометрия

. Посчитали погрешность:

E==0.004%,

где  = ;  =

. Перевели единицы измерения пА/кг в мкР/час

. Умножили полученные значения на коэффициент кристалла=220

. Из каждого измеренного значения вычли значение фона

. По полученным значениям мощности экспозиционного поля построили карту радиационной съёмки, представленная в графическом приложении №5

6. Результаты работ

.Карта магнитных аномалий

На построенной карте магнитных аномалий (графическое прил. №1) выделены три зоны: первая зона пониженных значений, находящаяся от 0 до 13 метра по всем трем профилям со значениями ДT до 50 тысяч нТл; вторая зона повышенных значений, находится на центральной части участка от 14 до 28 метра со значениями ДT до 90 тысяч нТл и приурочена к забетонированной площадке буровых скважин; третья зона пониженных значений ДT до 55 тысяч, от 30 до 50 метра на всех трех профилях, представляет собой спокойное распределение магнитного поля.

.План-графиков магнитной съёмки

По построенному плану графиков в графическом приложении №2, графики в положении датчик вверху значения имеют практически постоянное значение приблизительно равное 50 тысячам нТл.

При положении датчик внизу на втором и третьем профилях выделены повышенные значения ДTв центральной части профилей, привязанное к подземным коммуникациям, на первом профиле ДT при положении датчик внизу имеют резко выраженное колебание, без четкой привязки, приуроченность которой сложно определить без априорных данных.

Гистограмма восприимчивости (графическое прил. №3) показывает наиболее вероятное распределение значения каппа по профилям. Большинство значений расположено в пределах от 30 до 40*10^-5 единиц СГС, аномальных значений на участке №2 не наблюдается.

. Карта срединного градиента

На карте срединного градиента (графическое прил. №4)ДU MN (милливольт) распределен от 0,01 до 0,25 милливольт. Максимальные значения расположены на первом профиле и привязаны к подземным коммуникациям на участке работ. На остальной территории участка поле изолиний спокойное, включает минимальные и средние значения, четкой привязки не обнаруживается, аномальных значений нет.

5. Карта аномалий гамма-поля

Данная карта подразделяется на три участка:

) находится в пределах 0-5 метров по трем профилям, на которых наблюдаются отрицательные значения поля;

) участок содержит средние показания от 0 до 1 мкР/ч;

) участок с повышенными значениями до 3 мкР/ч. Повышение мощности экспозиционной дозы можно привязать к подземным коммуникациям.

Заключение

геофизический магниторазведка горный

В ходе прохождения учебной геофизической практики, на территории ЮРГПУ (НПИ) мы познакомились с методикой проведения магнитной съемки, гамма-съемки, каппаметрией, электроразведки, метрологическим контролем аппаратуры. Научились работать с приборами: радиометром, магнитометрами различных классов; научились строить карты, графики, гистограммы; научились вести полевые журналы.

Список литературы

1. Чернышова Н.А. «Методические указания к учебной геофизической практике» - НГК, 2007г.

2.      Бондаренко В.М. и др. «Общий курс геофизических методов разведки», -М.: Недра, 1986г..

Графическое приложение

Карта магнитных аномалий

Гистограмма восприимчивости

Карта срединного градиента

План-график магнитной съёмки