无输出(高电平)。 当输入环信号幅度在0.8～1.0V 之间,N1输出一负脉冲。
（f) U6端6
（g) U9端9 （h) U7端15
当输入环信号幅 度在0.8～1.0V， 即相当于核脉冲 能量在40～60keV， 比较逻辑电路工 作时序
7
9 5 13
6 4 11
（a) U3端7
15
（b) U8端5
➢ 结构及工作原理
环信号比较逻辑电路
➢ 作用：检出能量在40keV—60keV和60keV—80keV 的环信号脉冲，送高低两个能窗计数
➢ 结构 ➢ 工作原理
1.谱信号和环信号放大电路
环信号放大电路由两级放大器构成。 每级放大器都由二个运算放大器组成同相放大器
U10和U12是HA2620宽带放大器 U11和U13是LH0002电流放大器 先宽带放大后电流放大组合的作用：既考虑放大脉冲的高频成分，又照顾到
1.2V：对应能级为80keV 1V： 对应能级为60keV 0.8V：对应能级为40keV
脉冲读出、复位定时逻辑
脉冲记忆触发器
脉冲输出 选通门
（a) U3端7
（b) U8端5 （c) U8端13 （d) U5端11 （e) U4端4
无信号输入时，三个比较器的输 出都是高电平，每个比较器输出端 的R-S触发器置零。 因此N1、H2均
铀（U）、钍（Th）、钾（K）的伽马射线能谱
各种粘土矿物的Th/K比
因此，用Th和K的比值可识别各种粘土矿物。
用Th和U的比值研究沉积环境
从化学沉积物到碎屑沉积物，Th和U的比 值增大 ；
碳酸盐岩的Th/U为0.3～2.8； 粘土岩的Th/U为2.0～4.1 ； 砂岩的U含量变化范围很大，因而Th/U
在能谱曲线上，除了光电效应造成的光电峰或全能峰外，还有康普 顿散射产生的峰，穿过晶体的伽马射线反射回来产生的光电峰以及电 子对效应产生的逃逸峰等。
能窗设置 在高能域设置三个能窗，W3、W4和W5，分别探测1.46、
1.76和2.62MeV个主要峰 在低能域再设置二个能窗，W1和W2，探测地层中康普顿
主要放射性核素： 铀、钍、钾
岩石放射性： 火山岩>变质岩>沉积岩
沉积岩：
高放射性：深海泥质沉积物
中放射性：浅海、陆相泥质
低放射性：砂岩、石灰岩、煤等
根据统计，沉积岩的自然放射性一般有以下变化规律：
(1)随泥质含量的增加而增加 (2)随有机物含量的增加而增加 (3)随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。Fra bibliotek•解谱原理
用U、Th和K分别代表各自含量，W1~W5代表 五个能窗的计数率，则
W1 a11U a12Th a13K
WW32
a21U a31U
a22Th a23K a32Th a33K
W4 a41U a42Th a43K
W5 a51U a52Th a53K
式中,a11 ~ a53由仪器刻度时标定.
放电计数管： γ辐射使气体电离探测γ射线，效率比较低。
闪烁计数管
射线γ+NaI——e——激发原子—— 回到稳定态时产生光子——光电子——在阳极记录
光 电 倍 增 管
自然伽马能谱测井仪测得的仪器谱
仪器谱
当用NaI（Tl）晶体探测伽马射线能谱时，由于伽马射线与物质的 三种作用产生次级电子的能量不同，因此既使是单能伽马光子，其脉 冲幅度仍有一个很宽的分布。实际能谱曲线是连续的，称仪器谱。
第八章自然伽马能谱测井仪
8.1 自然伽马能谱测井方法原理 8.2 NGT—C自然伽马能谱测井仪测量原理 8.3 NGT—C自然伽马能谱测井仪电路分析 习题
8.1自然伽马能谱测井方法原理
8.1.1 岩石的自然放射性 8.1.2 自然伽马能谱探测原理 8.1.3 自然伽马能谱测井仪器测量原理
8.1.1 岩石的自然放射性
计数率寄存和传输号比送较环器信的号参能考级电比压较分CC器别S接为U1口、1.U22V、、U13V。、 0.8V，对应的能级为80keV、60keV、
40keV。经窗口逻辑电路后输出
Am241峰高（60～80keV）和低
（40～60keV）能窗的计电数源率值N2和 N1，N2和N1的差值通过电路或软件
和用Am241源通过调光电倍增管高压实现稳谱相 比，这是一种稳谱的“细调”。
8.2.2 NGT-C 仪器测量原理和框图
结构
✓ 探头组成 ✓ 电子短节：由测量、稳谱和接口三大部分组成
工作原理
NGT-C原理框图
探头部分
谱信号与环 信号放大
环路信 号就是 Am241 稳谱峰 信号
谱信号的 能窗逻辑
增大脉冲输出功率，有较好的信噪比。 第一级放大器对光电倍增管输出的谱信号和环信号放大：
谱信号的动态范围是0～3000keV， 放大器输出为0—6V 环信号的动态范围是0～400keV ， 放大器输出为0—800mV 第二级放大器使环信号对应的输出电压进一步放大到0—6V R10用以调节环路增益
谱信号的 能窗逻辑
高压控制和 谱误差控制
计数率寄存和传输
CCS接口 电源
探头部分
谱信号的 能窗逻辑
谱信号与环 信号放大
高压控制和 谱误差控制
计数率寄存和传输
指令用户字所载的数据 送NGC-053板的16位移 位寄存器。如果控制数 据是调节高压的则送入 由U10、U13、U12组成 的锁存一可逆计数器， 再经D/A转换器U14和放 大器U1去调整光电倍增 管的高压。如果用户字 的数据C用C来S接微口调比较器 门槛，则把数据送入U8、 U5和U7组成的寄存器， 再经12位D/A转换器和 放大器U2，作为谱误差 控制电压送电NG源C-052板 的放大器U22的输入端， 微调谱信号比较器的门 槛。
APLW APUW 0 APLW APUW
式中APLW——镅源低能窗计数率； APUW——镅源高能窗计数率。
2. K、Th能谱峰稳谱
为了进一步稳定全谱，在NGT-C自然伽马能谱测 井仪中又增添了用地层的K峰（1460kev）和Th峰 （2615keV）稳谱，为此，在K峰和Th峰的两侧都设 置高、低能窗：
7.2.1 稳谱原理
✓Am源稳谱 ✓K、Th能谱峰稳谱
7.2.2 NGT-C 仪器测量原理和框图 7.2.3 刻度能量和电压的转换关系
8.2.1 稳谱原理
伽马能谱测量要通过伽马脉冲幅度来判别它 们是从哪种放射性核素放射出来的，因而幅度信 息是重要的，必须保证不受其它因素影响。
由于闪烁晶体和光电倍增管的对温度十分灵 敏，由于温度的变化会导致谱信号记入错误的能 窗，因此，稳谱措施是自然伽马能谱测井仪设计 中很重要的一环。
K峰的能窗范围是1365～1460keV和1460～1590keV， Th峰的能窗范围是2515～2610kev和2610～2740keV。
和Am241峰稳谱原理一样，测量K峰和Th峰的高、 低能窗的计数率，如果高、低能窗计数率相等，则 全谱稳定。如高、低能窗计数率不等，则调节能窗 比较器的门槛电压。
指令改变高压值使Am241峰稳定在
60keV。
NGT被-测C的原地理层谱框信图号送测量能级比较器U1、U2、U3、U4、U11、U12、U13、U14、U15、
UN116、和NU21。7，这输9探个出头信9部个号分能与窗Am的24信1稳号谱，峰即的W1N、1、W2N、2一W3道、加W至4、NWG5C、-0K5稳4板谱的谱 信 峰1号信的1个放号N18大与、位环N计2和数T器h稳，谱在峰下的传 命令的控制下，再从计数器信号加载进11个8位移位寄存器，与此同时，高压状态信号和 仪器状态也载入另外三个8位移位寄存器。这14个移位寄存器的112个数据位在上传时钟的 节拍下串行输出，经CCS接口板沿电缆送到地面。
8.3 NGT-C自然伽马能谱测井仪电路分析
7.3.1 环信号放大、比较逻辑电路 7.3.2 谱信号比较逻辑电路 7.3.3 高压环路控制和谱误差控制 7.3.4 能窗计数率的发送
8.3.1环信号放大、比较逻辑电路
环信号放大电路
➢ 作用：放大谱信号、环信号（稳谱峰信号），适应 能级比较电路的要求
值变化范围也大。
8.1.2 伽马能谱探测原理
1.伽马射线探测器
伽马射线与物质的相互作用能引起物质中原子的 电离和激发。利用这两种物理现象可以探测伽马 射线。
利用次级电子电离气体而建立的探测器有电离室、 正比计数器和盖革一弥勒计数器等。
利用次级电子使原子核的外层电子受激发，当原 子返回基态时放出光子，发生闪光，而建立了闪 烁计数器。
Q
Th
2
Wi ai1U ai2Th ai3K ai2 0
Q
K
2
Wi ai1U ai2Th ai3K ai3 0
三个方程，三个未知量，适定方程组，克莱姆法则直接求解。
•输出值：自然伽玛总计数率CTS、U、Th、K四条曲线。
8.1.3 伽马能谱测井仪器测量原理
8.2 NGT—C自然伽马能谱测井仪测量原理
高压控制和 谱误差控制
计数率寄存和传输
CCS接口 电源
探头部分
谱信号与环 信号放大
谱信号的 能窗逻辑
由光电倍增管输出的计数脉冲
包含了地层的自然伽马谱信号和稳
谱源Am241的谱信号。经U10/U11组
成的放大级放大后，地层的谱信号
高压控制和 谱误差控制
送NGC-052测量信号比较器。Am源的 信号再经U12/U13组成的放大级放大 后作为控制光电倍增管高压的环信
NGT-C自然伽马能谱测井仪采用两种稳谱方法。
1. Am源稳谱
为了使能谱信号处于能窗的 正确位置，采用调整光电倍增管 高压的办法，使输出脉冲幅度有 所改变。为此，选用一个单能伽 马源作为能量参考，记录它的能 量谱，实现稳谱。仪器把5μCi 的Am241源紧靠着闪烁晶体，它产 生没有散射的60keV的单峰，这 个峰也不受地层谱的影响。