伽马射线探测能窗是由标准电位进行分压比较实现的。
标准电位用恒定电流流过串联电阻得到。若有一脉冲，其幅度为h，它 与标准电位相比有如下关系： Vref3≤h ≤ Vref4 意思是与该脉冲相应的伽马射线有一个落入（N3～N4）keV窗的能量。 因此，（Vref3～Vref4）确定的范围叫能窗，Vref3和Vref4就是该能窗的 边界。
Hale Waihona Puke 10.1.2 测量原理1.岩性密度测井仪极板 极板包含一个放射性源和两个不同 源距的探测器，且要求直接与井壁接触。

放射性源：1.5Ci的Cs137源，它以能量为 662keV伽马射线照射地层。 两个闪烁晶体光电倍增管探测器，一个离 源较近（约11.43cm），较簿的钢窗 ，叫 短源距探测器，一个离源较远（约 36.83cm），Be（Z＝4）窗 ，叫长源距探 测器。 每个探测器都附有高压电源和脉冲放大器， 探测器按正比方式工作，输出脉冲幅度正 比于记录的伽马射线能量。为保证正确的 线性比例，必须采取稳峰措施。
k b
则
N Noe k b L
式中，N0为源的计数率，L为源距(源到观测点的距离)。
两边取对数，得
ln N ln N 0 k b L ln N 0 k b L 1 1 b ln N ln N0 ln N B kL A 式中,A和B为与仪器有关的常数,经刻度确定.
第十章 岩性密度测井仪

10.1 仪器原理 10.2 LDT-D井下仪器线路分析 习题
10.1 仪器原理
10.1.1 测量基础
1. 物理基础
入射伽马能量较低时,主要产生光电效应。
特别关注
4.6
光电效应吸收系数
b Z 0.0089 A
n
式中，为光子的波长，单位：10-8cm; n为指数常数,对于N、C、O则n=3.05;对于钠到铁的 元素n= 2.85; A为克原子量； Z为原子序数；
要解决探测器输出脉冲幅度随环境温度和光电倍增管 上的高压变化而变化问题。为此，引入一个稳峰的高 能伽马射线源及相应的稳谱措施。
a) 引入一个稳峰的高能伽马射线源Cs137源（1μCi），放射 662keV的伽马射线。由晶体直接探测这些射线，（而从钨屏蔽 体散射回来的低能伽马射线被稳定源和晶体之间的镉屏蔽体所 吸收。）主要脉冲高度应与入射伽马射线能量相当。若以1V对 应100keV能量的比例，不难建立起各能窗的边界电压（标准比 较电压）。
b)设两个窗口，窗1通过6.0V到6.62V之间的脉冲，窗2通过6.62V到7.24V 之间的脉冲。
N1 N 2 定义格式因子： FF N1 N 2
窗1内计数率为N1，窗2内的计数率为N2，若N1＝N2，FF＝0，H.V. （高压）数值正确；若N1＞N2，FF＞0，H.V.数值太低；若N1＜N2，FF＜ 0，说明H.V.数值太高。
3. Pe的测量 记长源距（包括高能区 和低能区）计数率为 Nlith短源距（高能区） 为NLS，则根据实验有 如下关系（见右图）：
N lith b a N LS Pe 0.41 Pe b N lith a N LS 0.41
因此,测出Nlith和NLS 后可以算出P e
则 U b P e
b
康普顿吸收系数简化为：
k
Z k e N A 为常数。 A
γ射线的吸收
N Noe
L
, 当 能量较小时 , 当 能量中等时 , 当 能量较大时
对于地层密度测井(探测器带屏蔽低于0.1MeV的伽马射 线屏蔽窗)：
伽玛射线通过物质时的能谱 低能区计 数率对Z变 化敏感
高能区 对密度 变化敏 感
低能区计数率：NS=f(e,U) 高能区计数率：NH=f(e) 电子密度指数：e≈b
2. 密度的测量 使用伽马源放出能量为0.661 MeV的伽马光子，与地层 主要发生康谱顿效应,则伽马射线经地层后的衰减系数：
b为密度(g/cm3)。
入射伽马能量中等时,主要产生康谱顿效应。
特别关注
康普顿效应吸收系数
N A Z b e A
式中，e每个电子的康普顿散射截面，当光子的能量在 0.25MeV—2.5MeV范围内，近似为常数; NA为阿伏加德罗常数，6.0220451023mol-1； A为克原子量；


2.能窗

采用上述极板，在长源距探测器处的计数率同时取决于地层 电子密度和等效原子序数，在短源距探测器处的计数率主要 取决于地层的电子密度。因此，通过建立合适能窗，从长源 距计数率，地面仪器可以计算地层的体积密度和有效光电吸 收系数Pe；从短源距计数率可以计算视体积密度。为实现这 一目的，按长源距探测器测得的伽马射线能谱分为三个探测 窗口：Lith窗（43～79keV），LL窗（187～251keV），LU12 窗（251～536keV）；短源距探测器分二个窗口：SS1窗 （450～330keV），SS2窗（330～150keV）。
Z为原子序数。
对于大部分沉积岩、石灰岩、白云岩等，Z/A的平均 值近似等于0.5,当入射伽玛射线的能量在一定范围内时, e 是一个常数。 核素 Z/A 几种核素的Z/A H C O Na Si Cl Ca Mg 0.492 0.499 0.500 0.479 0.498 0.479 0.499 0.495 三种岩石的Z/A 岩性 砂岩 石灰岩 白云岩 主要成份 SiO2 CaCO3 CaMg(CO3)2 Ｚ／Ａ 0.499 0.500 0.499
3.稳窗
闪烁晶体和光电倍增管组成的探测器属于比例器，使光 电倍增管的输出脉冲高度和探测到的伽马射线能量直接有关。 要精确确定所探测的伽马射线的能量，还要解决两个问题： 一是要建立脉冲高度V与实际伽马射线能量的关系，使所 有能窗建立正确边界； 二是要解决探测器输出脉冲幅度随环境温度和光电倍增 管上的高压变化而变化问题。为此，要引入一个稳峰的 高能伽马射线源，并采用稳谱措施。