准直孔对三探测器法密度测井精度影响的MC模拟研究

本文应用MonteCarlo数值模拟方法,计算了窗形、楔形γ源准直孔和窗形、楔形、槽形探测器准直孔以及开口角度对探测器计数率和地层灵敏度的影响。结果表明,γ源的准直孔形状和开口角度对测量精度的影响远大于探测器准直孔形状和开口角度;γ源和探测器的准直孔形状和开口角度对计数率的影响远大于对地层灵敏度的影响;45°楔形γ源准直孔、0°窗形长源距探测器准直孔、5°-15°的窗形中源距探测器准直孔和0°窗形短源距探测器准直孔会提高高分辨率密度测井的测量精度。     

三探测器密度测井仪器的源距优化

本文用Monte Carlo数值模拟方法,针对探测器均在正源距范围内的三探测器密度测井仪器,计算了不同源距探测器的薄层响应曲线,不同密度地层的光子通量与源距的关系,长、中、短源距间的计数交会图。结果表明,源距与密度测井仪器的纵向分辨率、统计误差、灵敏度、泥饼补偿效果有关。为使密度测井仪器具有20cm的纵向分辨率,并有高的测量精度,长、中、短源距应分别选择38、20.5、11cm左右。     

随钻脉冲中子伽马密度测井最佳源距的优化设计

采用脉冲中子源进行密度测井,可避免传统密度测井放射性源对环境的影响,更加安全、环保。目前国内随钻脉冲中子伽马密度技术还处于起步阶段,随钻中子伽马密度仪参数优化设计是提高地层密度测量精度的关键。本研究通过由D-T中子源及2个伽马探测器组成的随钻中子伽马密度仪器,研究了源距对中子伽马密度测井的影响,通过灵敏度和计数比统计性进行源距优化设计,得出最佳短源距为25~35 cm,长源距为60~65 cm,研究结果为随钻脉冲中子伽马密度测井仪器研发提供技术支持。     

伽马-伽马测井在鄂尔多斯盆地西南缘白垩系识别岩性的研究

近年来鄂尔多斯盆地西南缘白垩系砂岩型铀矿找矿取得突破,由于研究区白垩系特殊的沉积环境,环河组的泥岩和粉砂岩中广泛发育石膏类不导电矿物,导致常规测井曲线难以准确解释岩性。为了准确区分非渗透（泥岩、粉砂岩）和渗透砂岩,经过测量研究区岩石物性参数,发现泥岩、粉砂岩类岩石密度大于砂岩密度,伽马—伽马测井广泛应用在砂岩型铀矿地球物理测井工作中,用来计算地层密度,长、短源距测井参数为其中间测量参数,为了更好地发挥其作用,阐明了伽马-伽马测井原理,结合自然伽马与长、短源距拟合关系,优选了抗干扰强的短源距测井曲线,提出了自然伽马曲线消除长、短源距消除放射性矿层影响的校正方法。经钻孔岩性和测井曲线验证,伽马-伽马测井的短源距曲线可以较好地解释研究区白垩系岩性,对鄂尔多斯盆地西南缘白垩系砂岩型铀矿地球物理测井工作具有一定参考意义。     

高分辨率密度测井探测器晶体尺寸的选择

为了合理选择探测器晶体尺寸,以提高高分辨率密度测井探测器对地层的反应能力和测量精度,应用Monte Carlo数值模拟技术,对不同半径的长、中间、短源距探测器晶体,分别计算得到了探测器计数随晶体长度的变化规律,探测器对地层灵敏度随晶体长度的变化规律.由计算结果得出,晶体的半径和长度直接影响到探测器的计数和对地层的灵敏度...     

补偿中子石油测井仪的灵敏度研究

本工作对补偿中子石油测井仪器的灵敏度进行蒙特卡罗方法数值模拟研究。研究得到了石油测井仪器的灵敏度随源距r、近远探测器间距Δr、源长度和探测器灵敏区长度变化的一些规律，可供仪器优化设计和性能分析参考。     

350 kV高压X射线密度测井探测深度特性及影响

密度测井中使用可控X射线源替代¹³⁷Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时密度测量不确定度可以保持在0.01 g·cm^-3。为探究350 kV高压X射线密度测井仪器的探测深度特性及影响，利用蒙特卡罗方法研究了不同源距探测器在20%含水石灰岩地层中的探测深度；并且通过与¹³⁷Cs源密度测井仪探测特性的对比，分析了二者探测深度差异的原因。另外通过模拟分析了泥饼和地层对探测器的贡献度以及不同探测器的密度偏差，研究了井壁泥饼对密度测井响应的影响。研究结果表明：X射线密度测井仪的探测深度随着源距的增加而变大；与¹³⁷Cs源密度测井仪相比，X射线密度测井仪散射粒子主要集中于井壁1～3 cm处，从而造成二者探测深度差异；此外，泥饼和地层对不同源距探测器的贡献度不同，探测器密度偏差随着源距增加而减小。     

基于X射线源的密度测井近源距研究

利用X射线源替代密度测井中的137Cs放射源成为石油测井发展的新趋势。为探究在密度测井中使用较低能量的X射线源替代137Cs放射源后的近源距变化,利用蒙特卡罗模拟方法,研究了不同能量X射线源在不同孔隙石灰岩含水地层中所对应的零源距位置,另外根据不同源对应的密度响应灵敏度,分析了近源距区间。研究表明:能量较低的X射线源相比于137Cs放射源密度仪器对应的零源距较小,两者密度灵敏度相同时,X射线源的近源距区间更短。     

核辐射测井中的Monte Carlo数值模拟

数值模拟技术为核辐射测井的研究提供了新的思想方法和工作方法,大大提高核辐射测井的研究水准.在核辐射测井的数值模拟技术中,Monte Carlo模拟技术是应用最为成功的技术之一.本文根据多年的核辐射测井研究得出,Monte Carlo数值模拟技术可以应用于核辐射测井基本物理问题,方法的可行性、仪器物理设计、新应用方法和算法研究、测井解释模型建立、校正图版制作等方面.Monte Carlo数值模拟技术为核辐射测井方法的研究带来崭新空间.     

放射性废物桶γ检测探测器准直器模拟设计

介绍了在放射性废物桶γ检测中基于MC模拟的阵列探测器准直器的设计。利用MCNP程序建立探测系统模型,计算了在圆形、方形、菱形准直孔,以及铅、钨、不锈钢准直材料条件下,碲锌镉探测器对体源和点源的探测效率,分析了准直器形状和材料对探测效率的影响。结果表明:相比方形和菱形准直孔,圆形准直孔的探测效率相对较高;相比铅和钨,不锈钢准直时出现多路射线干扰,且铅和钨的准直效果相当。     

小井径双源距C/O测井响应随源距的变化关系

应用Monte Carlo方法,在孔隙度分别为5%、10%、20%和35%的砂岩地层中,针对地层孔隙流体分别为油和水,井内介质分别为油和水的4种情况,计算得到了C/O测井响应随源距的变化关系以及不同源距时,C/O测井对地层径向厚度的响应.通过数据处理,得到地层相同,井内介质不同时C/O差值随源距的变化关系,以及井内介质相同,地层不同时的C/O差值随源距的变化关系.通过比较分析,得出小井径双源距C/O能谱测井响应对源距有很强的依赖性;当源距的范围在26～34cm和50～62cm之间时,C/O测井分层能力强,同时受井眼影响小,因此,短源距的选择范围是26～34cm,长源距的选择范围是50～62cm.     

X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高X射线源针孔成像系统的性能,对成像能区为10~100 keV的X射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法,首先根据X射线波长、准直器角响应和X射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器,随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明,对于100 keV以下的X射线,经船底型准直器后,成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定,能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。     

Enhancement of proton collimation and acceleration by an ultra-intense laser interacting with a cone target followed by a beam collimator

A special method is proposed of a laser-induced cavity pressure acceleration scheme for collimating, accelerating and guiding protons, using a single-cone target with a beam collimator through a target normal sheath acceleration mechanism. In addition, the problems involved are studied by using two-dimensional particle-in-cell simulations. The results show that the proton beam can be collimated, accelerated and guided effectively through this type of target. Theoretically, a formula is derived for the combined electric field of accelerating protons. Compared with a proton beam without a beam collimator, the proton beam density and cut-off energy of protons in the type II are increased by 3.3 times and 10% respectively. Detailed analysis shows that the enhancement is mainly due to the compact and strong sheath electrostatic field, and that the beam collimator plays a role in focusing energy. In addition, the simulation results show that the divergence angle of the proton beam in type II is less than 1.67 times that of type I. The more prominent point is that the proton number of type II is 2.2 times higher than that of type I. This kind of target has important applications in many fields, such as fast ion ignition in inertial fusion, high energy physics and proton therapy.     

变间距光栅刻线密度的测试精度分析

介绍了衍射法测量变间距光栅线的测量系统。该测量系统由激光器、淮直镜、光栅转动台（含角度测量仪）、直线工作台、光栅调节架、探测器和待测光栅组成。分析了系统中各种误差测量精度的影响,以及变间距光栅参数的变化对光学系统的影响和补偿方法。计算表明,该系统的测试精度满足光束线对光学系统的性能要求。     

高能γ光子成像针孔准直器的解析设计方法

在对高辐射环境进行射线源分布成像时,需要为γ相机设计专门的用于高能光子成像的针孔准直器。为了简化针孔准直器的设计过程,使用几个新的解析公式来描述准直器各参数与性能间的关系。首先,采用解析方法推导了更通用的有效孔径公式、角分辨率公式和几何相对效率公式;然后,与采用蒙特卡罗方法模拟计算得到的数值进行比较。结果表明,解析方法提供的计算结果在一定范围内准确可靠。因此,本工作使用的针孔准直器解析设计方法简单方便,物理图像清晰,具有一定的实用价值。     

基于束流环形高斯模型对上海硬X射线自由电子激光装置的束流刮束器进行活化分析

在建的上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility,SHINE)的加速器隧道内,采用束流刮束器刮掉束晕外围张角比较大的电子,刮束器的束流损失率为0.1‰。本文采用蒙特卡洛程序FLUKA,用SOURCE程序实现电子束在3σ_beam外的高斯分布,以尽量真实模拟电子在束流刮束器处的丢失情况,解决了低功率刮束情况下蒙特卡洛模拟无统计性结果的难题。利用束流环形高斯模型对刮束器的活化进行了分析,结果表明环形高斯模型可以更真实地再现电子在束流刮束器的丢失情况;5年运行后距刮束器30 cm处的剩余剂量率达到了数百μSv/h至数mSv/h,和国外类似装置计算结果相当;通过对放射性核素的种类分析,结果证明刮束器(钨)的放射性废物处置难度不大。     

轫致辐射显像的初步探讨

应用Ｓｏｐｈｙ ＤＳＸ ＳＰＥＣＴ系统，以＾９０Ｙ、＾３２Ｐ纯β类核素作为辐射源，通过模型实验选用不同准直器、不同能量窗宽等进行轫致辐射显像，以探讨最佳显像条件。结果发现：轫致辐射光谱是连续的，最大光子分布约在７０ｋｅＶ，以高能准直器，取８０ｋｅＶ６０％的能量范围及窗宽或经验性窗宽、且准直器与放射源之间距离较短时图像最为满意，２例病人的显像效果良好。结果表明ＳＰＥＣＴ可以用作轫致辐射显像。     

可控中子源密度测井仪的密度响应特性与算法研究

在可控中子源密度测井中,脉冲中子源的中子产额存在波动,采用探测器绝对计数的密度算法受地层环境、测量条件的影响较大,因此会导致密度算法的精度较差。为提高密度测量的稳定性和精确性,本文针对可控中子源一体化测井仪的研发需要,建立了适合所研发仪器的密度算法：首先,结合蒙特卡罗数值模拟软件MCNP对新型一体化测井仪及地层进行了建模;然后,利用所建模型,模拟了在不同岩性、孔隙度条件下可控中子源发射的快中子与地层物质的相互作用过程,并通过记录γ探测器的近、远非弹性散射γ计数和俘获γ计数,中子探测器的近热中子及近超热中子计数信息,获得了一体化测井仪探测器计数与地层密度之间的响应关系,并对影响密度算法的主要因素进行了分析;最后,在密度响应特性分析的基础上,提出了使用近超热中子与近热中子计数比、近远非弹γ计数比来提高稳定性和精确性的可控中子源密度测井新算法。采用新密度算法对所建模型进行计算,结果表明,砂岩、灰岩、白云岩3种岩性下计算的密度与真密度非常接近,其相对误差小于6%。与哈里伯顿和斯伦贝谢算法的计算结果相比,本文方法显示了更好的效果：公式参数少、没有探测器的绝对计数、精确度高。     

区域γ辐射定向监测仪准直器的设计

为区域γ辐射分布定向监测实验相机系统设计了一个针孔准直器。应用针孔准直器的解析公式,根据探测器内在分辨率和实验相机系统的预期分辨率,考虑探测器尺寸,确定了相机的焦距及准直器的张角;然后根据预期角分辨率计算有效孔径,得出孔径和孔深的范围;再利用蒙特卡罗方法模拟面源入射,在各种孔径和孔深组合中,挑选出透射和散射光子份额最小的组为最优组,对应孔径和孔深参数即为最优参数。