книги из ГПНТБ / Ядернофизические методы анализа и контроля технологических процессов [сборник статей]

по методике, описанной в [6, 7, 8]. Для 70 кристаллов определены содержания следующих элементов: Al, Si, Со, Cr, Си, Mn, Na.

Содержание примесей в кристаллах варьирует в весьма широ­ ких пределах. Максимальные количества—в карбонадо, алмазах кубического габитуса и дымчато-бурых плоскогранных октаэдрах с оранжевой фотолюминесценцией. В результате сжигания в струе кислорода одного из образцов смоляно-черного карбонадо из Яку­ тии констатирован выход золы в количестве 2,6 % розового цвета. В ее составе полуколичественным спектральным анализом, выявле­ ны Fe, Si, Al, Mg, Ca, Na, K, Ni, Co, Cr и Си; у первых трех самая высокая концентрация*.

Из элементов, обнаруженных в алмазах, наиболее широко рас­ пространен Si, за которым следуют в порядке уменьшения кон­ центрации Al, Mn, Na, Си, Со и Сг. Как и следовало ожидать, максимальные содержания этих элементов обнаружены в образце карбонадо.

Максимальные флуктуации в содержании кремния наблюдают­ ся в октаэдрах с занозистой штриховкой, кристаллах с параллель­ ной штриховкой и октаэдрах с включениями алмаза; у отдельных образцов перечисленных категорий алмазов одновременно кон­ статированы наиболее низкие концентрации кремния.

Наиболее широко содержание алюминия (от двух до трех по­ рядков) колеблется в плоскогранных октаэдрах с розетками гра­ фита, октаэдрах с полицентрически растущими гранями и алмазах с блоковой скульптурой. У других разновидностей алмазов преде­ лы колебаний в содержании алюминия заметно уже, чем кремния, и не превышают одного порядка.

Еще уже пределы колебаний в содержании марганца, которые максимальны (немногим более двух порядков) у нелюминесцирующих в ультрафиолетовых лучах плоскогранных октаэдров и окта­ эдров с занозистой штриховкой; максимальное содержание элемен­ та отмечается у дымчатых алмазов кубического габитуса.

Колебания в концентрации натрия лишь у скрытоламинарных додекаэдроидов достигают двух порядков: самое низкое его содер­ жание, по всей видимости, — у густоокрашенных кубов и плоско­ гранных октаэдров с включениями графита.

Пределы флуктуаций в содержании меди редко превышают два порядка; максимальная ее концентрация установлена в одном из плоскогранных октаэдров с розеткой графита и у дымчатого инди­ вида кубического габитуса.

Наименьшие пределы колебаний в содержании примеси у од­ ной и той же категории кристаллов, не достигающие двух поряд­ ков, отмечены для кобальта (если не принимать во внимание один из кристаллов с блоковой скульптурой, в котором примеси ко­ бальта не обнаружено). Максимальное его содержание, за исклю­

* Выполнено Д. Шабо.

92

чением карбонадо, констатировано у двух кристаллов кубического габитуса и в одном из шпинелевых плоскогранных октаэдров.

Наиболее обширные пределы колебаний характерны для хрома. Максимальные его концентрации зафиксированы у одного из плос­ когранных октаэдров, в ромбододекаэдре с занозистой штрихов­ кой и в двух индивидах кубического габитуса; в последнем повы­ шенное содержание хрома сопряжено с относительно высокой кон­ центрацией кобальта.

Треугольной формы шпинелевые двойники плоскогранных окта­ эдров разной массы — 43, 77, 173, 516 мг — содержат разное коли­ чество примесей. Для двух кристаллов, отношение масс которых составляет 516 мг/43 м г= 12 : 1, отношение суммарных масс приме­ сей, а также масс отдельных микропримесей резко отличается от

А1 внедряется в кристаллы относительно плохо.

Врезультате обработки полученных данных сделаны следую­ щие предварительные выводы:

общее содержание примесей возрастает в направлении окта­ эдр — ромбододекаэдр — куб — карбонадо;

уоктаэдров с полицентрически растущими гранями содержания микропримесей Си, Мп, Со и Сг заметно отличаются для разных месторождений;

Вединичных случаях в группах кристаллов (происходящих из одного месторождения) с одинаковыми морфологическими особен­ ностями и люминесцентными свойствами выявлена тенденция к увеличению общей концентрации примесей с увеличением размера индивидов.

На базе полученных материалов судить о структурной пози­ ции обнаруженных элементов-примесей' в решетке алмаза не пред­

ставляется возможным. По всей вероятности, большинство приме­ сей входит в состав мельчайших включений, захваченных алмазом в процессе его роста; справедливость такой точки зрения подтвер­ ждается тем, что в пределах одной и той же категории кристаллов концентрация любого из элементов-примесей весьма существенно колеблется.

93

УДК 55.835:539.106

Л. Н. Кобелев

АППАРАТУРА ДЛЯ ЯДЕРНОГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Задача повышения эффективности при рентгенорадиометричес­ ком каротаже скважин (в равной степени это относится к любому виду ядерногеофизических исследований четырехканальным спек­ трометром ГКС-1н) решается максимально возможным сбором информации за один спуск — подъем скважинного снаряда.

параметров.

Четырехканальный потенциометр. Нами был создан четырехка­

каналов располагаются над соответствующими блоками I и II ка­ налов, а усилители укреплены на кронштейнах с левой стороны основного ПАСКа друг над другом. Образуется единая кон­ струкция. Электронная схема в дополнительных каналах упроще­ на (рис. 1).

Использование 4-канального потенциометра позволяет регист­ рировать четыре параметра на одной ленте с возможностью запи­ си этих же параметров в другом масштабе на другой ленте, что

94

значительно сокращает время работы на скважине за счет умень­ шения спуско-подъемных операций скважинного снаряда, и повы­ сить качество результатов каротажа одновременной регистрацией

Рис. 1. Упрощенная схема накала ПАСК-8 с линейными шкалами.

всех параметров при одном и том же положении датчика относи­ тельно оси скважины в условиях неравномерного распределения оруденения.

Портативный комбинированный прибор для настройки радио­ метрической аппаратуры. Предлагаемый прибор позволяет произ­ водить наладку всего аппаратурного тракта без комплекса конт­ рольно-измерительной аппаратуры, что весьма существенно в поле­ вых условиях. Прибор включает:

генератор прямоугольных импульсов, подобный рассмотренно­ му в работе [2], с раздельной регулировкой длительности импуль­ сов и частоты их следования, а также аттенюатором амплитуды разнополярных импульсов и делителем выходного напряжения.

95

!5 пф. Точность измерения напряжения во всем диапазоне частот (10 гц — 30 кгц) не хуже ± 5 % . Напряжение питания — 9 в;

испытатель транзисторов для измерения параметров маломощ­ ных и мощных транзисторов. Пределы измерения коэффициента В — 0-М 00 и Ом-500, обратного тока коллектора — до 100 мка для маломощных и до 1 ма для мощных транзисторов;

магазин сопротивлений от 0 до 100 Мом с плавной' регулиров­ кой величины сопротивления;

магазин емкостей, включающий 22 номинала в пределах !0 пф-МОО мкф;

коммутирующее устройство для измерения высокого напряжения на делителе ФЭУ.

Генератор прямоугольных импульсов состоит из симметричного мультивибратора с элементами переключения частоты следования импульсов; дифференцирующей цепочки, формирующей остроко­ нечные разнополярные импульсы для запуска через диод ждущего несимметричного мультивибратора (нормализатора импульсов по длительности); аттенюатора выходного напряжения и эмиттерного повторителя с ограничителем импульсов по амплитуде. Фазо­ инверсный каскад служит для формирования импульсов положи­ тельной полярности. Предусмотрена возможность звуковой инди­ кации выхода.

Транзисторный милливольтметр на 10 пределов измерений — это в принципе усилитель с последующим выпрямлением и измерением амплитуды сигналов.

В испытателе транзисторов использована зависимость тока коллектора от тока базы, благодаря чему при установке опреде­ ленного значения тока базы переменным резистором можно непо­ средственно со шкалы микроамперметра считывать значение коэф­ фициента В и обратного тока коллектора.

Прибор для определения сопротивления изоляции и нахожде­ ния места утечки в кабеле. Качество результатов геофизических исследований в скважинах во многом зависит от состояния каро­ тажного кабеля, в связи с чем необходим частый контроль изоля­ ции жил, а иногда и поиск утечки. Применяемые для проверки изо­ ляции индукторные мегомметры типа Ml 101 и МС-05 обладают некоторыми недостатками: необходимостью вращения ручки индук­ тора во время измерений и многократных пересоединений жил ка­ беля на клеммах, относительно большими габаритами и весом. Оты­ скание утечки по обычным схемам требует наличия батарей. Кроме того, не всегда можно отыскать с большой точностью утечку поряд­ ка 1 Мом из-за низкого напряжения источников питания.

Разработанный нами прибор отличается небольшими габари­ тами и весом, не требует при измерениях затраты физических уси­ лий, позволяет измерить сопротивление изоляции до 1000 Мом и отыскать место утечки в кабелях типов КТО, КТШ. Источником

96

высокого напряжения служит преобразователь на транзисторе (от применяемого ранее радиометра СРП-1 А). Питание прибора — три элемента «Марс». Отсчет величины сопротивления произво­ дится по шкале прибора, отградуированной в мегомах.

Как видно из принципиальной схемы (рис. 2), прибор состоит из преобразователя, выпрямителя с умножением напряжения до 1000 в, стрелочного индикатора ИТ-1 на 150 мка с элементами контроля К н1 и установки нуля Ri, гнезд для подключения жил кабеля А, В, М и корпуса каротажной станции К с переключате­ лем П и при помощи которого осуществляется коммутация цепей

Тртш4т.оюсп

Рис. 2. Принципиальная схема прибора для нахождения утечек в кабеле.

при измерении сопротивления изоляции; гнезд «Земля», «Оплет­ ка», «Коса» для подключения соответствующих проводов при оты­ скании утечки.

Работа с прибором при измерении сопротивления изоляции почти не отличается от измерений с помощью омметра. Жилы кабеля подсоединяются к гнездам А, В, М, К; тумблер П2 ставит­ ся в нижнее по схеме положение, включается питание П\. После нажатия кнопки Кн1 и установки нуля, переключатель Я 3 перево­ дится в положения А-Б, А-М, Б-М, A-К, Б-К, М-К, чтобы опреде­ лить сопротивление между соответствующими жилами и корпусом.

Методика отыскания утечек — общепринятая (например, ме­ тод скользящих контактов или охранных колец). При движении кабеля и возрастании тока утечки переменным резистором Яь (ог­ раничитель тока) необходимо «удерживать» стрелку микроампер­ метра в пределах шкалы. Место утечки четко определяется по мак­ симуму показаний индикатора.

Малогабаритный универсальный источник питания. Предла­ гаемый нами источник питания (рис. 3) позволяет получать на выходе регулируемое переменное напряжение 0—250 в и плавно регулируемое выпрямленное напряжение в пределах 0—250 в при токе нагрузки до 2 а. В конструкцию прибора входит ЛАТР-2,

силовой трансформатор, два мостика для выпрямления перемен­ ного тока на диодах Д305 и Д205, стрелочные индикаторы для контроля напряжения на выходе и тока нагрузки, каждый на пять пределов измерений; П-образный фильтр для сглаживания пульса­ ций выпрямленного напряжения, визуальные индикаторы включе­ ния сети и выпрямителя. Регулировка напряжения на вторичных

Р ис.З. Принципиальная схема~источника питания.

токе до 5 а нагрузка включается в гнезда Г2. В качестве индикато­ ра тока использован миллиамперметр на 10 ма, для контроля напряжения — вольтметр с добавочными резисторами Д2—Rg- Но­ миналы деталей указаны на принципиальной схеме.

А. О. Солодовников

ВОЗМОЖНОСТЬ РАЗДЕЛЬНОЙ ТОЛЩИНОМЕТРИИ ДВУХСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ у-АБСОРБЦИОМЕТРИИ

В современном приборостроении, энергетике и ряде других промышленных отраслей широко применяются двухслойные изде­

98

лия: биметаллические пластины и провода, кислотостойкие обо­ лочки, различные теплоизоляционные покрытия и пр. Сюда же могут быть отнесены различные лакокрасочные и гальваничес­ кие покрытия, однако в этом случае оба слоя значительно разли­ чаются между собой и толщина покрытия может быть достоверно измерена по хорошо освоенной методике регистрации рассеянного (5-излучения [1, 2]. Ниже речь идет о раздельной толщинометрии таких двухслойных материалов, слои которых по основным физи­ ческим параметрам (например, толщине) соизмеримы между со­ бой. При относительно больших толщинах слоев материалов и соизмеримых размерах этих слоев часто использование рассеянно­ го (5-излучения не представляется возможным. Рассеянное уизлучение [3, 4, 5] также применимо в определенных пределах.

Жесткое уизлучение способно просвечивать объекты значи­ тельной толщины и с поверхностной плотностью, достигающей не­ скольких сот грамм на квадратный сантиметр, т. е. дает возмож­ ность контролировать структуру крупных двухслойных объектов. В данной работе приводятся некоторые соображения о возможно­ сти практической реализации этих идей.

Пусть объект состоит из двух слоев различных материалов. Известна общая толщина объекта а. Необходимо измерить тол­ щины составляющих слоев.

Пусть линейные коэффициенты ослабления уизлучения pi и цг в материалах слоев таковы, что pi = Kp2 (см. рисунок). Используя известный закон ослабления узкого пучка уизлучения, составим систему

/= /0

х+ у = а

(ij = Адч

Систему уравнений можно решить относительно любого неиз­ вестного. Ее решение относительно х приводит к следующему вы­ ражению:

х= __1__ In Н1+ Р2

Очевидно, зная х и общую толщину объекта а, легко определить у.

у= а — х.

Всоответствии с полученным решением синтезирована возмож­ ная блок-схема измерительного устройства (см. рисунок). Схема

99

работает следующим образом. Гамма-излучение от источника И, проходя через контролируемый объект О, попадает на детектор из­ лучения 1, на выходе которого вырабатывается импульсный сиг­ нал, пропорциональный величине ослабленного объектом излуче­ ния /. Этот сигнал подается на логарифмический интенсиметр 2, с выхода которого напряжение, пропорциональное In/, подается на вход разностной схемы 3. На второй вход этой схемы от источника

Л А

Рис. 1. Блок-схема измерительного устройства:

ное устройство; 7 —множительное устройство; 8 —вычитающее устройство.

постоянного напряжения подается сигнал, пропорциональный постоянной величине ln/0. С выхода разностного устройства снимает­ ся разность подаваемых напряжений, т. е. сигнал, пропорциональ­

контролируемого объекта а. Этот сигнал подается на множитель­ ное устройство 5, где умножается на коэффициент цг, после чего попадает на второй вход разностного устройства 6, где осущест­

Для одновременного получения информации о толщине слоя у сигнал с блока 7 подается на вход вычитающего устройства 8, на

100

второй вход которого приходит сигнал, пропорциональный величи­ не а от блока 4. На выходе блока 8 вырабатывается сигнал, про­ порциональный

а — х =у.

Очевидно, в качестве блока 1 может быть использован любой детектор у излУчения> блока 2 — логарифмический интенсиметр. Все вычитающие устройства 3, 6, 8 можно построить либо по мос­ товым схемам, либо по методу алгебраического суммирования на постоянных резисторах. Блоки умножения 5 и 7 представляют собой усилители с коэффициентами усиления р2 и l, ^ —р2) соотственно. Блоком 4 может служить любое электромеханическое устройство, вырабатывающее сигнал, пропорциональный общей толщине объекта, например приспособление с реостатным или ин­ дукционным датчиком.

Для получения минимальных погрешностей просвечивание конт­ ролируемого объекта необходимо производить узким пучком у-излучения, чтобы после поглотителя регистрировались только первичные кванты.

Очевидно, описанное устройство может работать датчиком в системе автоматического управления технологическим процессом получения двухслойного объекта с заданными толщинами состав­ ляющих слоев.

в котором распределение материала может изменяться. При этом будем учитывать только поглощение излучения в веществе слоя. Будем считать также, что изменение распределения материала в ,слое происходит одинаково по всей рабочей длине слоя.

101