Способ измерения плотности геологических пород в естественном залегании

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С01 1ИАПИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЬЛИИ

А1

Ц91 <1П (51) 5 G 01 N 9/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯЬ1 И ОТИРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕтЦ Ф":"

Я А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) .15.02.92. Бюл. Y 6 (21) 4270833/25 (22) 15,05.87 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А.Б. Борисов, Б.А. Долгошеин .и А.Н. Калиновский (53} 621.039.8(088.8) (56) Царев В.А., Чечин В.А. Дальние нейтрино. Физическйе основы и геофизические приложения. Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ).

Гл. ред. Н.H. Боголюбов, И.: Энергоатомиздат, 1986, т. 17, вып. 3, с. 389-391.

А.De R«jula nd all. Neutrino

exploration of the earth. — Physi

Repts. 1983, V. 99, р. 342-396.

Изобретение относится к способам определения плотности путем наблюдения за прохождением потока элементарных частиц через вещество и предназначено для использования при разведке месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения — повышение чувствительности и упрощение способа.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа; на фиг. 2 изображена геометрия измерения.

Способ осуществляется следукицим образом.

2 ,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГЕО-.

ЛОГИЧЕСКИХ. ПОРОД В ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАЛЕГАНИИ . (57) Изобретение относится к способам определения плотности путем на.блюдения за- прохождением потока эле ментарных частиц и предназначено для. использования при разведке месторож.дений полезных ископаемых. Цель изоб, ретения — упрощение способа. При осу ществлении способа поток нейтрино направляют. на участок 2 геологической породы. Образовавшиеся при взаи- модействии с ней мюоны регистрируются детектором 3, расположенным в шахте 4. Детектор регистрирует ðàñпределеиие мюонов .по интенсивности углу прилета и времени запаздывания.

Полученная информация позволяет определить геометрическое распределение полезного ископаемого при одном положении источника и детектора излуче-, ний. 2 ил.

Поток нейтрино () от ускорителя

1 направляют. на исследуемый участок

2 геологической породы. При взаимодействии нейтричо с геологической породой образуются мюоны (О ), которые регистрируются детектором 3, помещенным в шахту 4. Детектор 3 ре.истрирует .мюоны, -образовавшиеся на 4 расстоянии. 1 от детектора 3. Попавший в детектор 3 мюон будет зарегистрирован детектором с запаздыванием на время t. Поскольку скорость движения ультрарелятивисткого мюона прак1547509 к (О = —,— = 0,002 рад тически равна скорооти света с, то расстояние от детектора до точки образования мюона

2ct

1 щ

Измеряя время t запаздывания и угол 6 между направлением вылета мюона>и направлением полета нейтрино, определяют распределение потока мюо" нов.

Поскольку сечение взаимодействия нейтрино зависит от плотности геологических пород р, то из сравнения полученного .расйределения с иэвест- 15 ным из калибровочных, экспериментов или расчетов распределения потока мюонов по глубине их образования при известной постоянной плотности геологических пород определяют распределе- 20 ние плотности геологических пород в области с продольными размерами, равными максимальному пробегу мюонов в данной породе (порядка нескольких сотен метров), и поперечными размерами 25 около десяти метров, определяемыми областью генерации зарегистрированных детектором мюонов.

Пример .. На протонном кольцевом ускорителе или однонролетном линейном 30 ускорителе создают нейтринный пучок.

Для проведения временньж измерений используют нейтринные сгустки длительно->, стью <1 нс ° В качестве детектора мюонов используют сцинтнлляционный детектор,; 5 обладающий доста>.очным временным раз,решением 6< "-0,2 нс., я проведения временных. измерений требуется синхро.низация работы ускорителя и детектора с точностью " О, 1 не. Это достигает- 40 ся .использованием, высокостабнльных

I. атомных часов, обеспечивающих требуе-: мую точность синхронизации. Для изме-рения направления. движения мюона (угла 9 ) применяют систему дрейфовых 45 камер, обеспечивающих высокую точность измерения координаты (6> =

200 мкм) .

При реализации способа с помощью. существующих в настоящее время сцинтнлляционных детекторов и дрейфовых камер точность измерения глубины образования мюона следующая. Точность

55 измерения времени запаздывания мюона, определяемая главным образом временным . разрешением сцинтилляционного детектора, составляет 0,2 нс. При пролет„ой базе между дрейфовыми камерами Z -= -10 см точность измерения угла и, следовательно, точность определения расстояния

Например, при 1 200 и, В - 0,04 рад> — 0,53 нс G 78 м, Интенсивность мюонов, пришедших с расстояния 1 6

=2001.80 и, составляет порядка 30% от полного потока мюонов. В случае ис" пользования нейтринного пучка ускорителя ВЛЭПП ожидается регистрация поф рядка 10 событий за 1 сут работы ускорителя на 1 м площади поверхности

P детектора и, следовательно, статистическая ошибка в определении плотности порядка 1Х.

Таким образом, изобретение обеспечивает .повышЕние чувствительности и упрощение осуществления способа за счет получения большего количества. точек измерения при одном положении. источника и детектора излучения.

Формула и з о б р е т ения

Способ измере ыя плотности .геологических пород в естественном залегании, включающий просвечивание геологических пород пучком нейтрино высокой энергии, регистрацию параметров поля мюонов, образующихся в геологических породах, и определение по результатам регистрации плотности геологических пород, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения распределения плотности горных пород по линии просвечивания, а также повышения чувствительности, при измерении плотности, измеряют времена t запаздывания мюонов, а также угловое распределение мюонов относительно направления пучка нейтрино, устанавливают распределение потока мюонов по глубине их образования н ло полученным данным определяют среднюю плотность геологическкх пород, а также распределение плотности геологнчеся х пород по лижи проснечияд>шя.. 1547509

Составитель И. Павленко

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 1305 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК1ГГ СССР

I.13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101