穩定用於輻射檢測器的光電倍增器的增益的方法和系統的製作方法

2023-09-23 08:26:25 1

專利名稱：穩定用於輻射檢測器的光電倍增器的增益的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明 一般涉及用於測井工具的輻射檢測器的領域。更具體地 說，本發明涉及穩定用於這些檢測器的光電倍增器的增益使得可精 確確定檢測到的輻射的能量的系統和方法。
背景技術：
輻射檢測器用在許多不同類型的測井工具中。測井工具一般是 封裝在各種外殼外殼中的傳感器，使得外殼和所附傳感器可沿著穿 透地表下地球形成物的井筒移動。相對於時間和/或深度的記錄由各 種傳感器產生的測量結果組成，這些結果用於產生圖象或地表下形 成物的某些物理參數的空間分布的其他表現形式。
技術上已知的用於測井工具的輻射檢測器包括閃爍檢測器。閃 爍檢測器包含閃爍晶體，閃爍晶體由對一種或多種類型的輻射靈敏 的光透明材料製成。
一種對伽馬輻射靈敏的晶體由鉈-摻雜》制匕鈉制
成。其他閃爍晶體由諸如鍺酸鉍、矽酸釓或矽酸鑥(lutetium oxyorthosilicate)等材料製成。參照例如頒發給Menente等人並轉讓給 本發明受讓人的5, 660, 627號美國專利。前述晶體材料當暴露給 伽馬輻射時產生光閃爍。光閃爍的振幅對應於進入晶體的伽馬射線
光子的能量。光電倍增器通常與晶體連接。光電倍增器包含當光照 射陰極時釋放電子的光電陰極。 一連串稱為倍增器電極的介入電極 沿著陰極和陽極之間的電子路徑來部署。每個相繼的倍增器電極被 保持在比前面倍增器電極更高的電壓上，而陽極被保持在最高電壓 上。陰極釋放的電子被相繼的倍增器電極吸引，每次使相繼的倍增 器電極針對每個輸入電子發出多個電子。等到電子"級聯"到達陽極 時，響應輸入的光閃爍，可能會產生比最初由光電陰極釋放的電子 多若干數量級的電子。結果是電脈沖在整個陽極上產生，其數量對 應於輸入光脈沖的振幅，從而對應於進入晶體的伽馬光子的能量。
光電倍增器通常連接到測量由光電倍增器產生的每個脈衝振幅 的電路。脈沖振幅和具有每個確定振幅的脈衝數量用於基於脈衝振 幅對應於已知伽馬光子能量的假設來進行關於由測井工具估計的形
成物特徵的推論。通常，脈沖振幅測量電路分S己"通道"給^r測到的落
入預定範圍內的脈衝振幅。對於落入特定通道內的每個脈衝，對應 於該通道的計數器遞增。因此，檢測到的輻射的頻語可通過確定每 個通道計數器所記的數量來確定。估計這些檢測到的輻射事件的實 際能量需要相對於檢測到的輻射能級來校準通道。
技術上已知的是通過將能量參照引入晶體中來校準光電倍增器。
例如，可使用少量銫-137作為校準源，因為它產生具有662千電子 伏特(keV)能量的單頻伽馬射線。在輻射檢測器運行期間，技術上 已知的是調整施加到光電倍增器的陽極和倍增器電極的電壓，使得 將可歸因於從校準源產生的的伽馬光子的電壓脈衝維持在所選的測 量脈衝振幅上。這種選擇值通常涉及由脈衝振幅測量電路分配給檯r 測到的電壓脈衝的"通道"。測井工具中的電路確定校準源能量峰值的 通道，並調整施加到光電倍增器的電壓以將所確定的峰值維持在連 續的通道的所選通道或"窗口"中。

發明內容
本發明的 一 個方面是控制施加到用在閃爍計數器輻射檢測器中
的光電倍增器的電壓的方法。根據本發明該方面的方法包括確定 光電倍增器響應通知閃爍檢測器的輻射事件而產生的具有多個預定 振幅的每一個的電壓脈衝的數量。將在每個預定振幅上的電壓脈衝 的數量傳到經訓練的人工神經網絡。人工神經網絡產生對應於施加 到光電倍增器的電壓的調整量的信號。
根據本發明的另一方面，用於測量由井筒穿透的形成物的性質 的方法包括沿著井筒移動測井工具。該工具包含至少一個具有閃爍 檢測器的輻射檢測器和在功能上與其連接的光電倍增器。該方法包 括確定光電倍增器響應通知閃爍檢測器的輻射事件而產生的具有 多個預定振幅的每一個的電壓脈沖的數量。將在每個預定振幅上的 電壓脈衝的數量傳到經訓練的人工神經網絡。人工神經網絡產生對 應於施加到光電倍增器的電壓的調整量的信號。
根據本發明另 一方面的輻射檢測器包括閃爍檢測器。閃爍檢測 器中包含校準源。光電倍增器光連接到閃爍檢測器。可控高電壓源 連接到光電倍增器。脈衝振幅分析器在功能上連接到光電倍增器的 輸出端。分析器被配置成確定由光電倍增器產生的每個電壓脈衝的 振幅。經訓練的人工神經網絡在功能上連接到脈沖振幅分析器的輸 出端。網絡經訓練以將在多個振幅的每一個上檢測到的電壓脈衝的 數量轉換成信號來調整高電壓源，使得對應於從校準源檢測到的輻 射事件的電壓脈沖的最大數量出現在分析器的所選電壓振幅窗口 中。
根據本發明另 一方面的測井工具包括被配置成沿著穿過地球形 成物的井筒內部移動的外殼。閃爍檢測器部署在外殼中並暴露給源 於該形成物的輻射。閃爍檢測器中包含校準源。光電倍增器部署在 外殼中並光連接到閃爍檢測器。可控高電壓源部署在外殼中並連接 到光電倍增器。脈衝振幅分析器在功能上連接到光電倍增器的輸出
端。分析器被配置成確定由光電倍增器產生的每個電壓脈衝的振幅。 經訓練的人工神經網絡在功能上連接到脈衝振幅分析器的輸出端。 網絡經訓練以將在多個振幅的每一個上的檢測到的電壓脈衝的數量 轉換成信號來調整高電壓源，使得對應於從校準源檢測到的輻射事 件的電壓脈衝的最大數量出現在分析器的所選電壓振幅窗口中。
本發明的其他方面和優點將從如下描述和附加的權利要求中變得 顯而易見。


圖1示出通常用在穿過地表下地^t形成物的井筒中的輻射測量 測井工具。
圖2示出圖1的測井工具的有源組件的更詳細視圖。 圖3示出如圖2所示的輻射檢測測井工具中的檢測器計數的示 例頻譜。
圖4示出根據本發明的高電壓控制系統的一個實施例。
具體實施例方式
包含閃爍檢測器型輻射計數器的測井工具在圖1中的標記10處 示出，它通常用於測量由井筒(wellbore)穿透的地表下地球形成物的 性質的過程中。井筒12穿過通常由15表示的該形成物。在鑽探和 測井過程中，井筒12可充滿稱為"鑽探泥漿"14的液體。測井過程包 括將測井工具10放低到井筒12中。工具10可附在屏蔽電纜16的 一端。電纜16通過絞盤18或類似的繞線設備延伸到井筒12中以放 低工具10進入井筒12中。絞盤18又可用於當工具10中的各種傳 感器(下文將進一步說明)測量由井筒12穿過的形成物15的各種 性質時，從井筒中收回電纜16。電力可沿著電纜16從表面傳輸以操 作工具10。對應於工具10中的各種傳感器所進^f亍的測量的信號可 沿著電纜16傳輸以在地表上的記錄部件20中進行記錄和/或解釋。
測井工具的本示例是進行對應於地球形成物15的密度的測量的
所謂的"密度"工具。這樣的工具包括外殼IOA，其中部署了某種電路， 如E所一般性示出的並將在下文進一步解釋。外殼10A可包括支持 墊或臂IOB，它偏向工具10的一邊以促使工具10的另一邊與井筒12 的壁接觸。工具10的另一邊可包含鴒或類似的高密度貨盤或墊IOC， 其中部署伽馬輻射RS源。輻射源RS可以是部署在耐壓密封外殼中 的化學同位素源(如銫-137)。輻射源還可以是電動設備(如X-射 線管)，或者除了密度工具外的工具可為化學中子源(如銷-鈹)或 發出高能中子的受控持續"爆發"的脈衝中子發生器。
一個或多個包含以光學方式連接到光電倍增器PMT的閃爍檢測 器晶體XTAL的輻射檢測器可部署在墊10C中。可控高電壓電源HV 連接到光電倍增器PMT以使應用於它的光子能夠轉換成電壓脈衝， 這對本領域技術人員來說是熟知的。高電壓電源HV的電壓輸出可由 構成電路E的一部分的控制器(圖1中未單獨顯示)來控制，以使 高電壓電源HV維持光電倍增器PMT上合適的電壓。
要清楚理解，圖1所示的示例測井工具只是為了說明根據本發 明的要處理的光電倍增器產生的電壓脈衝的源，以及根據本發明的 維持光電倍增器上合適的電壓的裝置。其他輻射檢測測井工具可包 含多於一個閃爍型輻射檢測器，或響應不同輻射能級來分析形成物 的不同性質的輻射檢測器，並且這樣的工具在本發明的範圍內。還 要清楚理解，圖1所示的測井工具10的運輸方式只是一種運輸方式 的圖解。進行本文所述的輻射測量的測井工具的任何運輸方式也在 本發明的範圍內。這樣的運輸方法包括(但不限於此)將工具連 接到鑽杆、盤繞管道、產品管道或其他管設備的端部，或將工具裝 在適於在鑽柱中連接的鑽孔機中，使得該工具在井筒12鑽探穿過形 成物15的過程中進行測量，這種運輸在技術中公知為"隨鑽測井，， (LWD)。還要清楚理解，圖1所示的井筒配置(其中該井筒直接 暴露於形成物(稱為"開放孔"))不是對根據本發明各方面的輻射檢
測器的使用的限制。本發明同樣可用於具有插入和/或結合於其中的 管或管道的井筒(稱為"封閉孔")。
圖2示出測井工具的有源組件的更詳細的視圖。輻射源RS被顯 示部署在墊10C的一端，以便使直接來自源RS的輻射的檢測減到最 小。閃爍晶體26部署在墊10C中，使得它暴露於源於周圍地球形成 物(圖1中的15)的輻射。晶體26可以是某種材料，例如鉈-摻雜 碘化鈉、鍺酸鉍、原矽酸釓、矽酸鑥、鋰-6摻雜石英玻璃或任何其 他用於檢測當合適的輻射粒子或光子進入晶體時產生光閃爍的輻射 的材料。晶體26中包含校準源28，校準源28包括少量有效的已知 能量頻譜輻射源。例如，在密度測量設備中，校準源28可以是銫-137， 因為這樣的源材料基本上發出能量是662keV的單色伽馬光子，這在 本文的背景技術中作了介紹。晶體26以光學方式連接到光電倍增器 24，這也在本文的背景技術部分作了介紹。光電倍增器24由可控高 電壓電源22來給電。根據所用的光電倍增器類型，施加到光電倍增 器24的典型電壓在800到2200伏特的範圍內。高電壓電源22的電 壓輸出可調整到1-5伏特的精度，但這樣的解決方案和實際電壓範 圍不是要限制本發明的範圍。由高電壓源22施加的電壓受控制器32 控制，下文將對其進行進一步解釋。控制器32可以是能執行嵌入式 電腦程式的基於處理器的控制器。
如在本文的背景技術部分所介紹的，在輻射進入檢測器26時， 對輻射靈敏的閃爍檢測器26將使閃爍檢測器26發出光閃爍，該光 閃爍的振幅對應於進入的輻射事件的能量。光閃爍使光電倍增器24 產生電壓脈衝，其振幅對應於檢測器26產生的光閃爍的振幅。光電 倍增器24的電壓脈衝輸出端可連接到多通道脈衝振幅分析器 ("MCA") 30。 MCA30可包含拒絕峰值振幅低於所選閾值的任何脈 衝事件(以避免，例如，計算可能從光電倍增器輸出的所謂的"暗電 流，，)的閾值鑑別器以及檢測測量所有檢測到的閾值以上的電壓脈沖 的峰值振幅的峰值振幅檢測器。檢測每個檢測到的電壓脈衝將使對
應於檢測到的電壓脈衝的峰值振幅的計數器遞增。具有特定檢測到
的振幅的檢測到的脈沖數量用於對由閃爍檢測器26檢測到的輻射的
能含量進行光譜分析。為了精確表徵檢測到的輻射事件的能量，需
要表徵MCA30相對於檢測到的輻射能量的輸出。本發明的一目的是 控制施加到光電倍增器24的電壓，使得對MCA輸出的表徵保持以 已知的方式涉及片企測到的輻射的能量。
圖3示出一示例檢測的電壓計數"頻譜"來解釋根據本發明的增益 穩定裝置和方法。在測井工具運行期間，檢測到的電壓脈衝可分配 給四個連續的"窗口，，中的一個，每個窗口涵蓋MCA (圖2中的30) 的範圍中的多個(例如，5-IO個)通道。這些通道由圖3中的LL、 LU、 UL、 UU來表示。由P表示的通道可以是為之確定頻譜中的校 準源能量峰值的通道。施加到光電倍增器(圖2中的24)的電壓被 調整成可使基本上相等的檢測到的電壓脈沖的數量(稱為"計數，，)出 現在窗口 LU和UL中的每一個中，並且當針對在外部窗口 LL和UU 中檢測到的後臺計數進行糾正時，將與校準源的輻射能量相關聯的 這些計數的最大數量分配給通道P。前述過程可按;險測到的計數的總 數在統計上重要的間隔重複進行。在運行中，來自校準源的計數的 最大數量可針對其從通道P變化的MCA通道號可因為許多因素而 改變，這些因素包括檢測計數速率和環境溫度等。控制器(圖2中 的32)被配置成控制或命令高電壓電源(圖2中的22),使得將與 校準源相關聯的計數的最大數量在MCA的輸出中返回所選通道號P (圖2中的30)。
在本發明中，控制器可被配置成包含經訓練的人工神經網絡程 序(ANN) 。 ANN提供"誤差，，信號，它代表對應於校準源能量峰值 的優選通道號和根據檢測到的電壓脈衝確定的實際通道號之間的 差。誤差信號可用於操作比例積分微分(PID)控制迴路來調整施加 到光電倍增器的電壓。ANN和PID控制迴路可實現在控制器(圖2 中的32)中或可實現在電路(圖1中的E)中的單獨電子部件中。
不考慮硬體實現，現在將參照圖4來說明可在任何實施例中實現的 功能。ANN40可接受針對以在統計上重要的計數數量檢測到的所有 電壓脈衝(計數)的兩個單獨計數比率作為輸入。所述比率可以是 1 )峰值之下的窗口計數的和(LL+LU )對計數總數 (LL+LU+UL+UU);以及2)峰值之上的窗口計數的和(UL+UU) 對計數總數。在本實施例中，計數速率比率用於幫助訓練ANN40並 使作為不同輻射源的強度差別結果的由ANN40計算的結果中的誤差 可能性減到最小。
在一些實施例中，ANN40還可接受與符合特定閾值標準的計數 數量有關的量作為輸入。 一種這樣的量被稱為"堆積(pileup)"計悽t。 堆積是作為在所選時間跨度內檢測到的在偏壓閾值之上的兩個或更 多電壓事件的結果、被分配到除了 MCA (圖2中的30)的所分配通 道之外的存儲單元的計數(編程到MCA中)。所選時間跨度通常代 表光電倍增器的最小恢復時間。在每次電壓脈衝之後，光電倍增器 通常需要特定量的恢復時間來保證光電倍增器的輸入光級和電壓脈 衝的振幅之間的完全比例，因為流入光電倍增器的電流在產生每個 脈衝之後不瞬間歸零。因此，在電流下降到閾值水平之前產生的脈 衝可導致脈衝振幅不與檢測到的輻射能級一致。所以，在光電倍增 器恢復時間之前發生的任何電壓脈衝被認為對校準峰值檢測不可 靠，對於精確檢測輻射事件也一樣。然而，這些計數可用於提供有 用的計數速率信息給ANN40。因此，ANN40的一個輸入可以是如下 量
1—(堆積計數+總計數) 其中總計數是在所有的MCA通道中產生的所有導致在統計上重 要的計數數量的計數。可能發生的要考慮的另一類型的電壓脈衝稱 為"溢出"。溢出計數是那些具有某種能級的電壓脈衝的計數，該能級 超過可歸因於工具測量的輻射類型的能級。例如，在密度工具中， 與密度測量有關的所有伽馬射線光子的能量會低於由輻射源(圖1
中的RS)產生的能量，在本實施例中，其與校準源(圖2中的28) 中的能量相同。因此，較高能量檢測是相對於所關心的能級的離群 值，而這些檢測到的計數可被分配到"溢出"計數寄存器。高溢出計數 可代表可能影響由工具進行的測量的精確性的某些地表下條件。在 本實施例中，ANN40的另一輸入可以是如下量 1-(溢出計悽t+總計數)。
可用作ANN40的輸入的另一量可以是如下量 l-[(溢出+堆積)+總計數]。
ANN40的輸出是誤差信號。誤差信號表示確定校準源峰值的 MCA (圖2中的30)預期通道號和校準峰值的優選通道號之間的差。
本實施例中的誤差信號可用作PID迴路42的輸入。PID迴路產 生一信號，該信號可導致高電壓電源(圖2中的22)改變電壓，改 變的量可才艮據下式確定
formula see original document page 17
其中e代表ANN40產生的誤差信號，/代表當前誤差值的索引， 以及&， &， ^是PID係數。這些係數可針對任何特定的工具配置來 根據經驗確定。
可預期，訓練ANN40應包括要被施加到光電倍增器的電壓的範 圍，該範圍取決於所用的特定一個，o約800到2200伏特。訓練ANN40 可包括代表期望在井筒中感知的材料(包括已知密度範圍內的鑽探 液體和形成物)密度的整個範圍的計數速率。ANN的訓練還可包括 在沒有計數間隔的情況下(如當工具斷電時)恢復。
根據本發明的方法和系統的實施例可在不需要開發複雜的電壓 控制算法的條件下，提供用在閃爍型輻射檢測器中的光電倍增器的 精確電壓控制。
雖然已針對有限數量的實施例對本發明進行了描述，但是從本 公開獲益的本領域技術人員會理解到，可設計不背離本文公開的本 發明的範圍的其他實施例。因此，本發明的範圍只應由附加的權利 要求來確定。
權利要求
1.一種用於控制施加到用在閃爍計數器輻射檢測器中的光電倍增器的電壓的方法，包括確定所述光電倍增器響應通知閃爍檢測器的輻射事件而產生的具有多個預定振幅的每一個的電壓脈衝的數量；將在每個預定振幅上的電壓脈衝的數量傳到經訓練的人工神經網絡；以及使所述人工神經網絡產生對應於施加到所述光電倍增器的電壓的調整量的信號。
2. 如權利要求1所述的方法，其中將來自所述人工神經網絡 的信號傳到比例積分微分控制迴路，並且將從所述控制迴路輸出的 信號應用到高電壓電源電壓控制。
3. 如權利要求2所述的方法，其中所述控制迴路的輸出涉及 如下項之和來自所述人工神經網絡的信號乘以第一係數，來自所 述人工神經網絡的所有信號之和乘以第二係數，以及來自所述人工 神經網絡的當前信號和來自所述人工神經網絡的在前信號之間的差 乘以第三係數。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述電壓脈衝的數量針對 暴露給所述檢測器的校準輻射源的能量峰值之上和之下的多個連續 的振幅範圍來確定。
5. 如權利要求4所述的方法，其中來自所述人工神經網絡的 信號使電壓改變導致對應於來自所述校準源的能量的電壓脈衝的最 大數量基本保持在所選振幅上。
6. 如權利要求4所述的方法，其中所述校準源包括銫-137。
7. 如權利要求4所述的方法，其中所述電壓脈衝的數量針對 所述能量峰值之上的兩個連續的振幅範圍和所述能量峰值之下的兩 個連續的範圍來確定，並且傳給所述人工神經網絡的所述數量包括 在相對於總數脈衝的所述峰值之上的兩個連續的範圍之和以及在相 對於總數脈衝的所述峰值之下的兩個連續的範圍之和。
8. 如權利要求1所述的方法，其中，所述閃爍檢測器包含如下 項中的至少一個鉈摻雜碘化鈉，鍺酸鉍，原矽酸釓，矽酸鑥以及 鋰-6摻雜石英玻璃。
9. 如權利要求1所述的方法，其中通知所述閃爍檢測器的輻 射事件產生於來自輻射源的輻射與井筒周圍的地球形成物之間的交 互。
10. 如權利要求9所述的方法，其中所述輻射源包括伽馬射 線源。
11. 如權利要求10所述的方法，其中通知所述閃爍檢測器的 輻射事件涉及所述地球形成物的密度。
12. 如權利要求9所述的方法，其中所述輻射源包括脈衝中 子源。
13. 如權利要求1所述的方法，其中在涉及光電倍增器的恢 復時間的所選時間窗口內4企測到的多個電壓脈衝的數量^皮排除在所 確定的電壓脈衝數量之外，而與其有關的量作為單獨輸入傳到所述 人工4申經網糹備。
14. 如權利要求1所述的方法，其中超過所選振幅閾值的電 壓脈衝被排除在所確定的電壓脈衝數量之外，而與其有關的量作為 單獨輸入傳到所述人工神經網絡。
15. —種測量由井筒穿透的形成物的性質的方法，包括 沿著所述井筒移動測井工具，所述工具包括至少一個具有閃爍檢測器的輻射檢測器和在功能上與其連接的光電倍增器；確定所述光電倍增器響應通知閃爍檢測器的輻射事件而產生的具有多個預定振幅的每一個的電壓脈衝的數量；將在每個預定振幅上的電壓脈衝的數量傳到經訓練的人工神經網糹備；以及 使所述人工神經網絡產生對應於施加到所述光電倍增器的電壓 的調整量的信號。
16. 如權利要求15所述的方法，其中將來自所述人工神經網 絡的信號傳到比例積分微分控制迴路，並且將從所述控制迴路輸出 的信號應用到高電壓電源電壓控制。
17. 如權利要求15所述的方法，其中所述控制迴路的輸出涉 及如下項之和來自所述人工神經網絡的信號乘以第一係數，來自 所述人工神經網絡的所有信號之和乘以第二係數，以及來自所述人 工神經網絡的當前信號和來自所述人工神經網絡的在前信號之間的 差乘以第三係數。
18. 如權利要求15所述的方法，其中所述電壓脈沖的數量針 對暴露給所述檢測器的校準輻射源的能量峰值之上和之下的多個連 續的振幅範圍來確定。
19. 如權利要求18所述的方法，其中來自所述人工神經網絡 的信號使電壓改變導致對應於來自所述校準源的能量的電壓脈衝的 最大數量基本保持在所選振幅上。
20. 如權利要求18所述的方法，其中所述^f文準源包括銫-137。
21. 如權利要求18所述的方法，其中所述電壓脈沖的數量針 對所述能量峰值之上的兩個連續的振幅範圍和所述能量峰值之下的 兩個連續的範圍來確定，並且傳給所述人工神經網絡的所述數量包 括在相對於總數脈衝的所述峰值之上的兩個連續的範圍之和以及在 相對於總數脈衝的所述峰值之下的兩個連續的範圍之和。
22. 如權利要求15所述的方法，其中，所述閃爍檢測器包含如 下項中的至少一個鉈摻雜碘化鈉，鍺酸鉍，原矽酸釓，矽酸鑥以 及鋰-6摻雜石英玻璃。
23. 如權利要求15所述的方法，其中通知所述閃爍檢測器的 輻射事件產生於來自輻射源的輻射與井筒周圍的地球形成物之間的 交互。
24. 如權利要求23所述的方法，其中所述輻射源包括伽馬射 線源。
25. 如權利要求24所述的方法，其中通知所述閃爍檢測器的 輻射事件涉及所述地球形成物的密度。
26. 如權利要求23所迷的方法，其中所述輻射源包括脈衝中 子源。
27. 如權利要求15所述的方法，其中在涉及光電倍增器的恢 復時間的所選時間窗口內檢測到的多個電壓脈衝的數量被排除在所 確定的電壓脈衝數量之外，而與其有關的量作為單獨輸入傳到所述 人工一申經網糹各。
28. 如權利要求15所述的方法，其中超過所選振幅閾值的電 壓脈衝被排除在所確定的電壓脈沖數量之外，而與其有關的量作為 單獨輸入傳到所述人工神經網絡。
29. —種輻射檢測器，包括 閃爍檢測器，所述閃爍檢測器中包含校準源；以光學方式連接到所述閃爍4企測器的光電倍增器； 連接到所述光電倍增器的可控高電壓源；連接到所述光電倍增器的輸出端的脈衝振幅分析器，所述分析 器被配置成確定由所述光電倍增器產生的每個電壓脈衝的振幅；以 及在功能上連接到所述脈衝振幅分析器的輸出端的經訓練的人工 神經網絡，所述網絡被訓練來將檢測到的在多個振幅的每一個上檢 測的電壓脈衝的數量轉換成信號以調整所述高電壓源，使得對應於 從所述校準源檢測到的輻射事件的電壓脈衝的最大數量出現在所述 分析器的所選電壓振幅窗口中。
30. 如權利要求28所述的輻射檢測器，其中所述校準源包括 銫137。
31. 如權利要求29所述的輻射檢測器，其中，所述閃爍計數器 包含晶體，所述晶體包括如下項中的至少一個鉈摻雜碘化鈉，鍺 酸鉍，原矽酸釓，矽酸鑥以及鋰-6摻雜石英玻璃。
32. 如權利要求29所述的輻射檢測器，其中所述網絡的信號 輸出端在功能上連接到比例積分微分控制迴路的輸入端，所述控制 迴路的輸出端在功能上連接到所述高電壓源的電壓控制輸入端。
33. 如權利要求32所述的輻射檢測器，其中，所述控制迴路被 配置成可使其輸出涉及如下項之和來自所述人工神經網絡的信號 乘以第 一係數，來自所述人工神經網絡的所有信號之和乘以第二系 數，以及來自所述人工神經網絡的當前信號和來自所述人工神經網 絡的在前信號之間的差乘以第三係數。
34. 如權利要求29所述的輻射檢測器，其中，所述分析器被配 置成可使在涉及光電倍增器的恢復時間的所選時間窗口內檢測到 的多個電壓脈衝的數量被排除在所確定的電壓脈衝數量之外，所述 分析器被配置成存儲與這些被排除的脈衝有關的量，所存儲的被排 除的脈衝的所述數量作為單獨輸入在功能上連接到所述人工神經網 絡。
35. 如權利要求29所述的輻射檢測器，其中，所述分析器被配 置成將超過所選振幅閾值的電壓脈衝排除在所檢測到的電壓脈衝數 量之外，所述分析器配置成存儲與這些電壓脈衝有關的量，所存儲 的這些脈沖的所述數量作為單獨輸入在功能上連接到所述人工神經 網絡。
36. —種測井工具，包括被配置成沿著穿過地球形成物的井筒的內部移動的外殼；閃爍檢測器，設置在所述外殼中並暴露給源於所述形成物的輻射，所述閃爍檢測器中包含校準源檢測；光電倍增器，設置在所述外殼中並以光學方式連接到所述閃爍檢測器； 可控高電壓源，設置在所述外殼中並連接到所述光電倍增器； 連接到所述光電倍增器的輸出端的脈衝振幅分析器，所述分析器被配置成確定由所述光電倍增器產生的每個電壓脈沖的振幅；以及在功能上連接到所述脈衝振幅分析器的輸出端的經訓練的人工 神經網絡，所述網絡被訓練來將在多個振幅的每一個上檢測到的電 壓脈衝的數量轉換成信號以調整所述高電壓源，使得對應於從所述 校準源檢測到的輻射事件的電壓脈沖的最大數量出現在所述分析器 的所選電壓振幅窗口中。
37. 如權利要求35所述的工具，其中所述校準源包括銫137。
38. 如權利要求36所述的工具，其中，所述閃爍計數器包含晶 體，所述晶體包括如下項中的至少一個鉈摻雜碘化鈉，鍺酸鉍， 原矽酸釓，矽酸鑥以及鋰-6摻雜石英玻璃。
39. 如權利要求36所述的工具，其中所述網絡的信號輸出端 在功能上連接到比例積分微分控制迴路的輸入端，所述控制迴路的 輸出端在功能上連接到所述高電壓源的電壓控制輸入端。
40. 如權利要求39所述的工具，其中，所述控制迴路#:配置成 可使其輸出涉及如下項之和來自所述人工神經網絡的信號乘以第 一係數，來自所述人工神經網絡的所有信號之和乘以第二係數，以 及來自所述人工神經網絡的當前信號和來自所述人工神經網絡的在 前信號之間的差乘以第三係數。
41. 如權利要求36所述的工具，其中，所述分析器^1配置成可 使在涉及光電倍增器的恢復時間的所選時間窗口內檢測到的多個 電壓脈衝的數量被排除在所確定的電壓脈衝數量之外，而所述分析 器被配置成存儲與這些被排除的脈沖有關的量，所存儲的被排除的 脈衝的所述數量作為單獨輸入在功能上連接到所述人工神經網絡。
42. 如權利要求41所述的工具，其中，所述分析器被配置成將 超過所選振幅閾值的電壓脈沖排除在所檢測到的電壓脈沖的數量之外，所述分析器配置成存儲與這些電壓脈沖有關的量，所存儲的這 些脈衝的所述數量作為單獨輸入在功能上連接到所述人工神經網 絡。
43. 如權利要求36所述的工具，還包括接近所述外殼的輻射 源，所述輻射源提供輻射給所述地球形成物來檢測涉及所述輻射與 所述形成物的交互的輻射事件。
44. 如權利要求36所述的工具，其中所述輻射源包括銫137源。
45. 如權利要求36所述的工具，其中所述輻射源包括脈衝中 子源。
46. 如權利要求36所述的工具，其中所述輻射源包括X-射線
全文摘要
一種用於控制施加到用在閃爍計數器輻射檢測器中的光電倍增器的電壓的方法，包括確定光電倍增器響應通知閃爍檢測器的輻射事件而產生的具有多個預定振幅的每一個的電壓脈衝的數量。在每個預定振幅上的電壓脈衝的數量被傳到經訓練的人工神經網絡。人工神經網絡產生對應於施加到光電倍增器的電壓的調整量的信號。
文檔編號G01V5/00GK101191839SQ20071013844
公開日2008年6月4日 申請日期2007年7月27日 優先權日2006年11月30日
發明者R·加多 申請人:普拉德研究及開發股份有限公司