Brevet FR2697348A1 — publié le 19940429

Appareil de contrôle des neutrons et des photons pour exploration souterraine L'invention concerne l'exploration souterraine ainsi que la diagraphie des trous de sondage De façon plus particulière, l'invention concerne des détecteurs de neutrons et de photons améliorés pour des opérations d'exploration souterraine Tel qu'il est utilisé ici, le terme "photons" comprend à la fois les rayons gamma et les rayons X. On a appliqué de façon extensive des techniques nucléaires à l'exploration pétrolière, notamment dans le domaine de la diagraphie des trous de sondage On utilise des détecteurs de particules nucléaires pour trouver des strates contenant du pétrole brut et du gaz naturel Ces investigations peuvent estimer l'étendue des strates pétrolifères et la quantité de combustible que ces strates contiennent. La base scientifique de cette technique d'exploration est basée sur le fait que des matériaux différents subissent des réactions différentes lorsqu'ils sont irradiés avec des neutrons Après irradiation d'une strate avec des neutrons, on détecte les photons et/ou les neutrons revenant de la strate pour obtenir des informations la concernant. Dans cette technique, on tire une sonde, contenant une source de neutrons, à travers un trou de sondage et un détecteur dans la sonde mesure l'énergie et/ou l'intensité de la radiation revenant des strates Le brut, le gaz, l'eau et diverses autres formations géologiques possèdent une signa- ture de radiation distinctive qui permet d'identifier la constitution des strates. Des détecteurs de photons à haute énergie, tels que des rayons gamma et des rayons X, revenant des strates, utilisés dans les trous de sondage, emploient des cristaux à scintil- lation ayant spécialement crû, qui produisent un éclair de photons visibles ou proches du visible lorsqu'un photon à haute énergie réagit avec des atomes dans le cristal Cet éclair de photons visibles ou proches du visible est détecté dans un tube photomultiplicateur adjacent au cristal à scintillation et le tube photomultiplicateur produit un signal électrique indicatif de l'intensité de l'éclair. L'intensité de l'éclair dépend de l'énergie du photon à haute énergie incident. Ces signaux électriques sont transmis à la surface o ils sont analysés L'analyse des distributions dans le temps et du spectre énergétique des photons à haute énergie détectés procure des informations relatives aux conditions souterrai- nes. On utilise généralement deux types de sources de neutrons dans la sonde plongée dans le trou de sondage Un type emploie des sources radio-actives, telles qu'americium/beryl- lium ou californium, qui émettent continuellement des neutrons L'autre type de source de neutrons emploie un générateur pulsé de neutrons de 14 Me V. Chacun de ces types de sources de neutrons a ses inconvé- nients Les sources radio-actives exigent des autorisations spéciales dans chaque pays dans lesquels la source sera utilisée Les sources radio-actives exigent un blindage massif et des dispositions de transport compliquées et elles sont éventuellement perdues au fond du trou, ce qui peut rendre le trou inutilisable du fait de considérations radiologiques Toutefois, les sources radio-actives présen- tent l'avantage important d'avoir un taux d'émission de neutrons bien connu. Les générateurs pulsés sont plus sûrs à utiliser et permet- tent une plus grande variété de mesures dans le trou. Toutefois, les générateurs pulsés n'émettent pas les neutrons à une fréquence constante En conséquence, on doit utiliser un moniteur de neutrons dans le sondage pour contrôler un générateur de neutrons pulsés Le moniteur de neutrons mesure le nombre de neutrons émis par le générateur de neutrons et non pas le nombre de neutrons revenant des strates On utilise l'information concernant le nombre de neutrons émis par le générateur de neutrons pour effectuer les calculs tenant compte de la variation de la sortie de neutrons du générateur de neutrons. Une autre base de l'exploration souterraine et de l'équipe- ment d'exploration conventionnel est indiquée dans le Brevet US No 5008067, délivré à John B Czirr le 16 avril 1991 La totalité du contenu de ce Brevet est incorporée ici à titre de référence. La technique de contrôle des neutrons décrite dans ce Brevet est basée sur la réaction 160 (n,p) 16 N Dans cette réaction, un neutron N provenant d'un générateur de neutrons pénètre dans un matériau à scintillation contenant de l'oxygène et réagit avec lui selon la réaction suivante: n + 160 -* 16 N + p Equation ( 1) Le 16 N se désintègre rapidement du fait de sa demi-vie de 7 secondes La désintégration du 16 N entraîne la production de rayons gamma à haute énergie et d'électrons Les rayons gamma à haute énergie et les électrons font scintiller le matériau à scintillation dans le moniteur de neutrons, c'est- à-dire provoquent la production d'un éclair de lumière Cette lumière est détectée, convertie en un signal électrique et amplifiée pour donner une indication de la sortie de neutrons du générateur de neutrons. Malheureusement, les matériaux à scintillation décrits dans le Brevet précité, à savoir le germanate de bismuth et le verre au lithium, présentent de nombreux inconvénients Le germanate de bismuth ne scintille pas aux températures élevées fréquemment rencontrées dans le trou de sondage Le verre au lithium a un nombre atomique faible et ainsi n'est pas bien approprié pour détecter les rayons gamma et les électrons produits lors de la désintégration de 16 N. Un choix de matériaux possibles pour un moniteur de neutrons est le silicate de gadolinium activé au cérium Malheureuse- ment, la probabilité de capture de neutrons thermiques élevés du silicate de gadolinium activé au cérium fait que le silicate de gadolinium est influencé de façon inacceptable par les neutrons thermiques de l'environnement. D'autres matériaux scintillants, qui ont été considérés pour une utilisation dans le trou de sondage, ne scintillent pas effectivement aux hautes températures fréquemment rencontrées dans le trou de sondage. Ainsi, il existe un besoin réel pour des matériaux de détection de neutrons, qui puissent être efficacement mis en oeuvre aux températures rencontrées dans le cours d'une exploration souterraine et qui puissent efficacement détecter les rayons gamma à haute énergie et les électrons résultant de la désintégration de 16 N. Un autre problème dans la conception d'un équipement d'explo- ration souterraine est le choix d'un cristal à scintillation pour détecter des photons en provenance des strates L'envi- ronnement d'un trou de sondage est hostile vis-à-vis des équipements électriques et mécaniques en ce que l'environne- ment du trou de sondage est humide, contient des matériaux corrosifs et est soumis à des pressions et des températures élevées En outre, l'espace dans un trou de sondage est très limité En outre, du fait que l'entretien et la mise en oeuvre d'un appareil de forage de trous de sondage sont extrêmement coûteux, on doit minimiser le temps passé à l'exploration souterraine Ces conditions et ces exigences imposent de sévères contraintes aux matériaux et à la construction d'une sonde d'exploration souterraine. De façon idéale, un cristal à scintillation pour détecter des photons en provenance des strates doit avoir les propriétés suivantes: ( 1) une densité élevée pour maximiser le nombre d'interac- tions entre des photons à haute énergie provenant des strates et le cristal à scintillation; ( 2) une rapide extinction du processus de scintillation après une interaction avec des rayons gamma ou des rayons X et une faible phosphorescence; ( 3) une production de lumière scintillante élevée fonction linéaire de l'énergie des photons entrants pour procurer une résolution et une mesure d'énergie adéquates; ( 4) une transparence élevée pour minimiser l'atténuation des éclairs lumineux à l'intérieur du cristal à scintillation; ( 6) insensibilité du processus de scintillation vis-à-vis des changements de température; et ( 7) résistance mécanique et résistance aux effets corrosifs des matériaux rencontrés dans l'environnement du trou de sondage. De nombreux matériaux à scintillation ne procurent pas une combinaison acceptable de ces propriétés Ainsi, il existe un besoin pour des cristaux à scintillation améliorés pour détecter les photons revenant des strates. C'est en conséquence un but de l'invention de procurer un appareil de contrôle des neutrons amélioré pour des opéra- tions d'exploration souterraine. C'est un autre but de l'invention de procurer un appareil de contrôle des neutrons qui puisse efficacement fonctionner aux températures rencontrées dans l'environnement d'un trou de sondage. Un autre but de l'invention est de procurer un appareil de contrôle des neutrons pour des opérations d'exploration souterraine, qui ait une densité élevée et un nombre atomique élevé. Un autre but de l'invention est de procurer un appareil de contrôle des neutrons, qui discrimine effectivement les radiations de fond. Un autre but de l'invention est de procurer un détecteur de photons amélioré pour des opérations d'exploration souterrai- ne. Un autre but de l'invention est de procurer une manière améliorée de blinder une sonde d'exploration souterraine à l'égard des neutrons thermiques. Selon un premier aspect de l'invention, il est procuré un appareil de contrôle des neutrons amélioré pour des opéra- tions d'exploration souterraine L'appareil comprend une sonde qui est configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage La sonde contient un générateur de neutrons, qui émet des neutrons dans la formation souterraine Un détecteur à cristal dans la sonde contrôle la sortie de neutrons du générateur de neutrons Le détecteur à cristal comprend un cristal de silicate d'yttrium, un cristal d'aluminate d'yttrium, un cristal de phosphate de lanthane ou un cristal de phosphate de lutétium, chacun pouvant être activé par du cérium La sonde peut être équipée d'un carter sous pression en acier inoxydable boraté pour protéger l'intérieur de la sonde des neutrons thermiques. Selon un autre aspect de la présente invention, il est procuré un appareil de détection des photons amélioré pour explorer des formations souterraines L'appareil comprend une sonde configurée pour se déplacer à travers un trou de sonde et un détecteur de photons à cristal pour détecter les photons provenant des formations souterraines Le détecteur de photons à cristal comprend un cristal de phosphate de lanthane ou un cristal de phosphate de lutétium activé par du cérium. On va maintenant décrire en détail ci-après une réalisation préférée de l'invention en se reportant au dessin joint, sur lequel: la figure 1 illustre une réalisation préférée de la présente invention. On a découvert que certains matériaux étaient particulière- ment bien adaptés pour être utilisés dans un appareil de contrôle des neutrons dans des opérations d'exploration souterraine Ces matériaux scintillent effectivement aux températures élevées rencontrées sous terre et/ou détectent effectivement des rayons gamma à haute énergie et des électrons résultant de la désintégration de 16 N Ces maté- riaux sont: ( 1) silicate d'yttrium: Y 25 i O 5 ( 2) aluminate d'yttrium: YAQ 03 ( 3) phosphate de lanthane: La PO 4 ( 4) phosphate de lutétium: Lu PO 4 Chacun de ces matériaux peut être activé par du cérium. Du fait que l'efficacité de la détection des rayons gamma augmente avec le carré du nombre atomique Z, le phosphate de lutétium et le phosphate de lanthane, et plus particulière- ment le phosphate de lutétium, sont particulièrement bons pour détecter les rayons gamma à haute énergie et les électrons résultant de la désintégration de 16 N Le phosphate de lutétium et le phosphate de lanthane présentent également l'avantage de produire de la lumière à des fréquences qui peuvent être aisément détectées par des tubes photomultipli- cateurs, lorsqu'ils sont activés par du cérium trivalent. Les propriétés générales et la préparation du silicate d'yttrium sont décrites dans "The Afterglow of Some Old and New Ce 3 + Activated Phosphors", Journal of the Electrochemi- cal Society, 116 ( 1969) 871 Les propriétés générales et la préparation de l'aluminate d'yttrium sont décrites dans "YAPO 3: Ce-fast-acting scintillators for detection of ionizing radiation", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B 58 ( 1991) 291 Les propriétés générales et la préparation du phosphate de lanthane sont décrites dans "Investigation of Some Ce 3 + -Activated Phosphors", The Journal of Chemical Physics, 47 ( 1967) 5139 Les propriétés générales et la préparation du phosphate de lutétium sont décrites dans "Anomalously small 4 f-5 d oscillator strenghts and 4 f-4 f electronic Raman scattering cross sections for Ce 3 + dans des cristaux de Lu PO 4 ", Physical Review B, 40 ( 1989) 4143 et "Intensities of electronic Raman scattering between crystal-field levels of Ce 3 + in Lu PO 4: Nonresonant and near- resonant excitation", Physical Review B, 40 ( 1989) 4132. D'autres informations concernant la fabrication de phosphates de terres rares se trouvent dans "Synthesis and Single- Crystal Growth of Rare-Earth Orthophosphates", Journal of the American Ceramic Society, 47 ( 1964) 257 La totalité du contenu de toutes ces publications est incorporée ici à titre de référence. La figure 1 montre une réalisation préférée de l'invention. La figure 1 montre une sonde de diagraphie 100 pour émettre des neutrons à haute énergie dans une formation souterraine et pour détecter la radiation résultant du bombardement de la formation souterraine par les neutrons à haute énergie La sonde 100 comprend un carter sous pression 90, qui protège l'équipement à l'intérieur de la sonde de l'environnement du trou de sondage La sonde 100 est suspendue dans un trou de sondage par un câble armé à conducteurs multiples 210 Le fonctionnement de la sonde 100 est commandé depuis la surface par des signaux envoyés vers le bas du trou par l'intermé- diaire du câble 210 La sonde 100 est déplacée à l'intérieur du trou de sondage en déroulant le câble 210 et en le réenroulant sur une poulie 220. La sonde 100 comporte un générateur de neutrons 10 pour produire des neutrons afin de bombarder la formation lorsque la sonde 100 se déplace à l'intérieur du trou Un détecteur de radiations 50 détecte la radiation provenant de la formation Un blindage 40 est prévu pour protéger le détec- teur de radiations 50 du générateur de neutrons 10 de façon que le détecteur de radiations 50 détecte les radiations en provenance de l'extérieur de la sonde 100 et non pas les radiations provenant directement du générateur de neu- trons 10. Dans la réalisation de la figure 1, le générateur de neutrons est un générateur de neutrons de type pulsés, qui produit des gerbes discrètes de neutrons à haute énergie à, par exemple 14 Me V, et le détecteur de radiations 50 détecte les radiations gamma; toutefois, il est bien entendu qu'on peut utiliser dans l'invention d'autres types de générateurs de neutrons et de détecteurs de radiations. Le générateur de neutrons 10 est contrôlé par un détecteur de neutrons, ou moniteur de flux de neutrons, constitué par un cristal à scintillation 20 et un tube photomultiplicateur 30. Le cristal à scintillation 20 est couplé optiquement au tube photomultiplicateur 30 Le cristal 20 est un cristal de silicate d'yttrium, un cristal d'aluminate d'yttrium, un cristal de phosphate de lanthane ou un cristal de phosphate de lutétium Le cristal 20 peut être activé, par exemple par du cérium. Le courant électrique pour la sonde 100 est fourni par l'intermédiaire du câble 210 depuis la surface La sonde 100 contient un circuit (non représenté) pour amener du courant à une tension et une intensité appropriées au générateur de neutrons 10 La sonde 100 peut également comprendre un analyseur de hauteur d'impulsions (non représenté) pour traiter les impulsions de sortie du tube photomultiplica- teur 30. Dans la réalisation préférée, le carter sous pression 90 de la sonde 100 est fabriqué dans un acier inoxydable boraté du commerce pour protéger le matériau scintillant à l'intérieur de la sonde des neutrons thermiques provenant de l'extérieur de la sonde Les neutrons thermiques peuvent produire des rayons gamma dans le matériau à scintillation du fait de la capture de neutrons thermiques dans le matériau à scintilla- tion Du fait que ces rayons gamma sont dans la zone d'éner- gie intéressante, leur production dans le matériau à scintil- lation entraîne des signaux de fond indésirables. Protéger l'intérieur de la sonde des neutrons thermiques provenant de l'extérieur de la sonde réduit considérablement le flux de neutrons thermiques à l'intérieur de la sonde et réduit ainsi grandement la production de rayons gamma dans le matériau à scintillation L'utilisation d'acier inoxydable boraté dans le carter sous pression 90 élimine la nécessité de procurer un blindage massif contre les neutrons thermiques à l'intérieur de la sonde et rend disponible davantage d'espace à l'intérieur de la sonde pour les matériaux à scintillation. Au niveau de la surface, le circuit d'analyse 310 comprend divers circuits électroniques pour stocker et traiter les données reçues de l'équipement dans le trou de sondage Ces circuits peuvent être mis en oeuvre par un matériel spécia- lisé ou par un ordinateur universel Les signaux reçus du tube photomultiplicateur 30 ou de l'analyseur de hauteur d'impulsions sont stockés et traités par le circuit d'analyse 310 Le circuit d'analyse 310 analyse également les signaux indicatifs de la radiation détectée par le détecteur de radiations 50 et en tire l'information concernant la consti- tution de la formation souterraine et tout hydrocarbure pouvant être contenu dans cette formation. Le circuit d'analyse 310 utilise les signaux en provenance du tube photomultiplicateur 30 pour calculer le nombre de neutrons émis par le générateur de neutrons 10 L'information concernant le nombre de neutrons émis par le générateur de neutrons 10 est utilisée pour effectuer des calculs impli- quant la radiation entrante (détectée par le détecteur de radiations 50) pour compenser la variation dans la sortie de neutrons du générateur de neutrons 10. il Une information fondamentale sur l'analyse et le traitement des données de la sonde est donnée dans le Brevet US No 5025151, délivré à Charles L Melcher, le 18 juin 1991, dont la totalité du contenu est incorporée ici à titre de référence Ce Brevet procure également des informations concernant la conception de l'équipement mécanique et électrique associé à la détection de radiations. Un avantage particulier des matériaux cristallins utilisés dans l'invention est leur niveau élevé de sortie lumineuse et leur aptitude à procurer une sortie lumineuse élevée aux températures élevées rencontrées dans le trou de sondage A titre d'exemple, la sortie lumineuse d'un scintillateur monocristallin à silicate d'yttrium activé par du cérium est 5,5 fois plus grande que celle du germanate de bismuth à la température ambiante et 1,66 fois la sortie lumineuse du germanate de bismuth à température ambiante lorsque le silicate d'yttrium est à une température de 1600 C. Lorsque la sonde 100 est déplacée à l'intérieur du trou de sondage, elle est soumise à des conditions d'environnement variables, par exemple à des températures variables Ces conditions variables font varier le signal de sortie du moniteur de flux de neutrons (constitué par le cristal à scintillation 20 et le tube photomultiplicateur 30) indépen- damment de la sortie réelle de neutrons du générateur de neutrons 10 Pour améliorer la précision, il est souhaitable de procurer un équipement approprié de stabilisation de gain et d'effectuer un traitement pour compenser l'influence des conditions d'environnement sur le signal de sortie du moniteur de flux de neutrons. Dans la réalisation préférée, une telle compensation est procurée en plaçant une source de rayons gamma à haute énergie 60 au voisinage du moniteur de flux de neutrons pour produire un étroit signal monoénergétique dans une région convenable du spectre de hauteurs d'impulsions du moniteur de flux de neutrons Une variation dans cet étroit signal mono- énergétique est attribuée aux conditions d'environnement variables dans le trou de sondage et est ainsi utilisée par le circuit d'analyse 310 pour compenser l'influence des conditions d'environnement variables dans le trou On peut ainsi compenser à la fois la sortie du moniteur de flux de neutrons à large bande d'énergie et la sortie du détecteur de radiations 50. Des sources de rayons gamma appropriées pour être utilisées comme sources de rayons gamma à haute énergie 60 comprennent des sources alpha/Be-9 et alpha/C-13 Des sources appropriées de particules alpha d'énergie appropriée pour les sources alpha/Be-9 et alpha/C-13 sont Am-241, Pu-239 et Pu-238. Afin de déterminer la fonction de réponse de scintillateurs à base d'yttrium à ces rayons gamma mono-énergétiques produits par la source de rayons gamma à haute énergie 60, l'inventeur a effectué des calculs Monte Carlo qui indiquent que la fonction de réponse pour un cristal à base d'yttrium de 2 cm de diamètre serait particulièrement simple Autrement dit, la fonction de réponse consisterait principalement en un double pic d'échappement à la place du pic d'énergie totale attendue et plus caractéristique, plus un simple pic d'échap- pement, plus un double pic d'échappement Une telle simple fonction de réponse est particulièrement avantageuse pour un traitement de stabilisation de gain. Des mesures ultérieures ont indiqué un ordre inattendu d'amélioration d'amplitude dans la fréquence de comptage de seuil à haute énergie du silicate d'yttrium par comparaison à la fréquence de comptage de matériaux de scintillateurs à base de verre L'aluminate d'yttrium a des caractéristiques semblables à celles du silicate d'yttrium. Un avantage attendu du silicate d'yttrium est sa forte résistance aux dommages résultant de l'intense radiation émise par la(les) source(s) voisine(s) présente(s) dans la sonde Des silicates de terres rares sont particulièrement insensibles aux doses élevées d'irradiations auxquelles on s'attend dans des opérations dans le trou de sondage Du fait que la configuration chimique de l'yttrium est semblable à la configuration des terres rares, on espère que le silicate d'yttrium se révèle de même insensible aux dommages causés par des radiations. Du fait de leurs propriétés de détection des rayons gamma et de leur adaptabilité à l'environnement souterrain, le phosphate de lanthane et le phosphate de lutétium, et plus particulièrement le phosphate de lutétium, peuvent être employés comme détecteurs de rayons gamma dans d'autres opérations d'exploration souterraine, à part la détection de rayons gamma résultant de la désintégration de 16 N Par exemple, le détecteur de radiations 50 de la figure 1 peut utiliser un cristal de phosphate de lanthane ou un cristal de phosphate de lutétium comme scintillateur Ces cristaux peuvent être activés par du cérium. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en ce qui concerne certaines réalisations préférées, la portée de l'invention n'est pas limitée aux réalisations spécifiques décrites ci-dessus L'homme de l'art trouvera aisément des variantes et des modifications après avoir reçu les enseigne- ments de la description ci-dessus Par exemple, la présente invention peut employer les techniques de polarisation et de synchronisation décrites et revendiquées dans le Brevet US No 5008067 décrit ci-dessus Les matériaux de détection des neutrons décrits cidessus peuvent également être utilisés dans des applications de détection de neutrons autres que le contrôle du générateur de neutrons dans un trou de sondage. En conséquence, la portée de l'invention est définie en se reportant aux revendications suivantes. Revendications 1. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage, cette sonde contenant un générateur de neutrons ( 10) qui émet des neutrons dans ces formations souterraines; et (b) un détecteur ( 50) à cristal de phosphate de lanthane raccordé à cette sonde pour contrôler la sortie de neutrons du générateur de neutrons. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cristal de phosphate de lanthane est activé par du cérium. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde comprend un carter sous pression ( 90) en acier inoxydable boraté. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour compenser l'influence des conditions d'environnement sur ce détecteur à cristal de phosphate de lanthane. 5. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une sonde configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage ( 100), cette sonde contenant un générateur de neutrons qui émet des neutrons dans ces formations souterrai- nes; et (b) un détecteur ( 50) à cristal de phosphate de lutétium raccordé à cette sonde pour contrôler la sortie de neutrons du générateur de neutrons ( 10). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cristal de phosphate de lutétium est activé par du cérium. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sonde comporte un carter sous pression ( 90) en acier inoxydable boraté. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen pour compenser l'influence des conditions d'environnement sur le détecteur à cristal de phosphate de lutétium. 9. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage, cette sonde contenant un générateur de neutrons ( 10) qui émet des neutrons dans ces formations souterraines; et (b) un détecteur ( 50) à cristal de silicate d'yttrium raccordé à cette sonde pour contrôler la sortie de neutrons du générateur de neutrons. 10 Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le cristal de silicate d'yttrium est activé par du cérium. 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que cette sonde comprend un carter sous pression ( 90) en acier inoxydable boraté. 12. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen pour compenser l'influence des conditions d'environnement sur le détecteur à cristal de silicate d'yttrium. 13. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage, cette sonde comprenant un générateur de neutrons ( 10) qui émet des neutrons dans ces formations souterraines; et (b) un détecteur ( 50) à cristal d'aluminate d'yttrium raccordé à cette sonde pour contrôler la sortie de neutrons du générateur de neutrons. 14 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le cristal d'aluminate d'yttrium est activé par du cérium. 15. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la sonde comprend un carter sous pression ( 90) en acier inoxydable boraté. 16. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour compenser l'influence des conditions d'environnement sur le détecteur à cristal d'aluminate d'yttrium. 17. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage; et (b) un détecteur de photons ( 50) à cristal de phosphate de lanthane pour détecter les photons en provenance de ces formations souterraines. 18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que le cristal de phosphate de lanthane est activé par du cérium. 19. Appareil pour explorer les formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage; et (b) un détecteur de photons ( 50) à cristal de phosphate de lutétium pour détecter des photons en provenance de ces formations souterraines. 20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le cristal de phosphate de lutétium est activé par du cérium. 21. Appareil pour explorer des formations souterraines, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une sonde ( 100) configurée pour se déplacer à travers un trou de sondage, cette sonde ayant un carter sous pression ( 90) en acier inoxydable boraté, cette sonde comprenant un générateur de neutrons ( 10) qui émet des neutrons dans ces formations souterraines; et (b) un détecteur à scintillation ( 50), raccordé à cette sonde et protégé par ce carter sous pression en acier inoxydable boraté, pour contrôler la sortie de neutrons du générateur de neutrons.