Приборы, применяемые при радиоактивном кароттаже
Как радиоактивные, так и нейтронные гамма-разрезы скважин составляются путем измерения ионизации, производимой гамма-лучами; используемая аппаратура при применении этих методов является настолько сходной, что достаточно будет одного общего описания. Интенсивность гамма-лучей измеряется как в радиоактивном, так и в нейтронном гамма-кароттаже путем определения степени ионизации, возникающей в измерительных приборах. Ионизация гамма-лучами происходит путем выбивания электронов из атомов, которые они встречают, образуя таким образом ионные пары (pairs). Употребляются три типа приборов для измерения ионизации: ионизационные камеры, счетчики Гейгера-Мюллера (Geiger-Miiller) и сцинтилляционные счетчики. Первые два основаны на принципе, заключающемся в том, что ионизация повышает электрическую проводимость газа. В счетчике Гейгера-Мюллера и в ионизационной камере имеется центральный проводящий электрод и внешний электрод, идущий по стенкам аппарата, который также является проводящим. Между внутренним и внешним электродами поддерживается высокий электрический потенциал.
В ионизационных камерах измеряется ток, идущий через газ; этот ток пропорционален степени ионизации и интенсивности гамма-лучей. В счетчиках Гейгера-Мюллера отсчитывается количество отдельных ионных пар. Это возможно благодаря тому, что каждая ионная пара находится в очень сильном электрическом поле. В результате ионам сообщаются такие высокие скорости в промежутках между столкновениями с атомами, что, ударяясь об атом, они выбивают еще один электрон, дающий другую ионную пару. Таким образом, как только образуется одна ионная пара, происходит мгновенное увеличение количества находящихся в газе ионов. В результате газ становится настолько проводящим, что происходит внезапный разряд потенциала через газ. Число этих разрядов за единицу времени пропорционально интенсивности гамма-лучей. По существу на разрезах [диаграммах] вычерчивается сила тока, проходящего через ионизационные камеры, или количество отсчетов за единицу времени, регистрируемое счетчиками.
Некоторые вещества обладают свойством давать мгновенную вспышку света, когда они поглощают фотон гамма-излучения. Сцинтилляционный счетчик состоит из кристалла такого вещества и фотоэлектрического элемента, отмечающего или записывающего скорость появления этих вспышек — сцинтилляций. Благодаря относительно высокой плотности твердой среды, поглощение (и, следовательно, точность) будет выше того, которое было бы в том же объеме газа. Это имеет значительные преимущества при кароттаже скважин, так как объем поглощающего вещества должен быть небольшим.
Для того чтобы повысить поглощение гамма-лучей, ионизационные камеры наполняются тяжелым газом, таким как аргон, и газ держится под давлением. Токи, измеряемые при гамма-лучевом методе, настолько малы, что они находятся почти на пределе практически возможного измерения. Ток, идущий через ионизационную камеру, при радиоактивном кароттаже равен всего лишь 10в-13а. По этой причине его необходимо значительно усилить, прежде чем послать на поверхность.