BOREHOLE LOGGING PROBE FOR THE DETERMINATION OF FORMATION CONSTITUENTS

Abstract: 1. Search probe for introduction into a boring for the purpose of acquiring information concerning ore deposits, with a cylindrical housing (4), in which are concentrically arranged a radioactive radiation source (5), and a detector (17) which is shielded with respect to the radiation source (5) by a screening means (7, 8), which detector serves for determining fluorescence radiation induced by the radioactive radiation in the vicinity of the boring and which comprises a reception surface (16) disposed substantially perpendicularly of the axis of the probe (1) and facing the radiation source (5), that external surface (18) of the screening means (7, 8) which is facing the reception surface (16) forming a conical surface coaxial with the probe, characterised in that the reception surface (16) is extended on all sides up to the inside wall of the cylindrical housing (4), and that the conical surface which is defined by the conical external surface (18) facing the reception surface (16) intersects the boundary (11), remote from the reception surface (16), of that irradiated ring (12) of the wall (2) of the boring (3) which is determined by the screening means (7, 8).

Description: Sonde zur Einführung in Bohrlöcher zum Zwecke der Erkundung von Erzlagerstätten Die Erfindung betrifft eine Sonde Qer im Oberbegriff des Patent anspruchs 1 genarnten Art. Sonden der betreffenden Art sind bekannt. Sie dienen zur Erkundung von Erzlagerstätten unter Ausnutzung von Fluoreszenzen, die mittels der in der Sonde angeordneten radioaktiven Strahlungsquelle angeregt werden. Durch Auswertung der Fluoreszenzstrahlung lässt sich die Art und Beschaffenheit einer Lagerstätte feststellen. Insbesondere lässt sich feststellen, ob es sich in der Lagerstätte um Schwer- oder Buntmetallerze handelt Die Abstrahlung der radioaktiven Strahlung erfolgt bei den bekannten Sonden über ofen grossen Sektor, und auch der Empfang der Fluoreszenzstrahlung erfolgte über einen ausgedehnten Bereich mittels eines sich über den Umfang der Sonde erstreckenden Detektors, so dass eine Feinanalyse des Aufbaus der Lagerstätte nicht möglich war. Durch die US-PS 2 909 661 ist eine Sonde der betreffenden Art bekannt, bei der die strahlungsempfindliche Fläche eines Detektors sich an dessen äusserem Umfang befindet, also im wesentlichen als zur Sondenachse koaxiale Zylinderfläche ausgebildet ist. Sie erstreckt sich daher über eine grössere axiale Ausdehnung. Daher nimmt sie Strahlung aus einem verhältnismässig grossen Sektor auf, und ihr Abstand zur Strahlungsquelle ist notwendigerweise verhältnismässig gross. Aus beidem ergibt sich eine geringe Auflösung, die eine Feinuntersuchung unmöglich macht. Zur Feinuntersuchung des vertikalen Aufbaus war es daher bekannt, Kernbohrungen geringen Durchmessers auszuführen. Diese sind jedoch zeitraubend und kostspielig. Ausserdem können Kernverluste auftreten, so dass die Vorteile im wesentlichen verlorengehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde der betreffenden Art zu schaffen, mit der von kleinkalibrigen Untersuchungsbohrlöchern aus der Aufbau von Lagerstätten, insbesondere Erzlagerstätten, genau und mit grosser Auflösung abgetastet werden kann. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Lehre gelöst. Aufgrund der erfindungsgemässen Anordnung der Empfangsfläche kann diese in axialer Richtung sehr nahe an die Blende bzw. Strahlungsquelle und damit auch an den durch die Blende bestimmten, im wesentlichen ringförmigen Bereich der Bohrloch wandung rücken, so dass mehr Fluoreszenzstrahlung von dem ringförmigen Bereich aufgefangen und vermieden wird, dass Strahlung von in axialer Richtung jenseits der Empfangsfläche liegenden Bereichen der Bohrlochwandung ebenfalls aufgefangen und damit die Auflösung in Bohrlochrichtung und Erkenntnisse über die Lagerstätten beeinträchtigt werden. Um das Heranrücken der Empfangsfläche voll ausnutzen zu können, ist es zweckmässig, dass gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die der Empfangsfläche zugewandte Aussenfläche der Blende in einer zu der Sonde koaxialen Kegeifläche liegt, die die der Empfangs fläche abgewandte Begrenzung des durch den Schlitz der Blende bestimmten bestrahlten Ringes der Wandung des Bohrloches schneidet. Dadurch wird der Gang der Fluoreszenz strahlung nicht beeinträchtigt und ausserdem verhindert, dass die Fluoreszenzstrahlung auf der jenseitigen Seite der Sonde wieder austreten und dort eine sekundäre Fluoreszenzstrahlung anregen kann, die dann ebenfalls auf die Empfangsflche auftreffen und das Erkundungsergebnis beeinträchtigen würde Gemass einer anderen Weiterbildung der Erfindung bildet die Blende einen zur Achse der Sonde senkrecht verlaufenden, sich bis an die Innenwandung des Gehäuses erstreckenden, scheibenförmigen, insbesondere einstellbaren Schlitz. Dadurch wird dìe ww fangsfl che wirksam gegenüber der radioaktiven Strahlungsquelle abgeschirmt und auf einen ringförmigen Bereich der Bohrlochwandung gerichtet, von dort vorzugsweise die Fluoreszenzstrahlung durch die besondere Anordnung der Empfangsfläche aufgefangen wird. Aufgrund der durch die Blende mit scheibenförmigem Schlitz bewirkten scheibenföfligen radioaktiven Strahlung ist der Durchtrittsbereich der Strahlung durch die Wandung des Gehäuses ebenfalls schmal, so dass auch der den Durchtritt der Strahlung durch die Wandung ermöglichende Materialbereich der Wandung entsprechend klein bemessen werden kann. Das gleiche gilt für den Bereich der von der Fluoreszenzquelle auf die Empfangsfläche des Detektors fallenden Strahlung. Besonders zweckmässig ist die Verwendung eines Szintillationskristalls oder eines Halbleiters als Detektor, weil dadurch aufwendige MaBnah.len und Vorrichtungen zur Kühlung entfallen können, wie sie bei bisher verwendeten Halbleiterkristallen erforderlich waren. Die Kegelfläche, in der die Aussenfläche der Blende liegt, bzw. die Verlängerung über die Spitze des Kegels hinaus schneidet zweckmässigerweise die Empfangsfläche, läuft also nicht ausserhalb davon vorbei, so dass auch kein Anteil der fluoreszierenden Strahlung auf die jeweils gegenüberliegende Bohrlochwandung treffen und dort in unerwünschter Weise weitere Fluoreszenz anregen kann. Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sonde 1 gemäss der Erfindung, teilweise axial abgeschnitten und teilweise axial geschnitten, wobei im geschnittenen Bereich eine Wandung 2 eines Bohrloches 3 angedeutet ist. Die Sonde weist ein Gehäuse 4 auf, in dessen Innenraum sich koaxial zu dem Gehäuse eine radioaktive Strahlungsquelle 5 befindet, deren Strahlung durch einen Schlitz 6 nach aussen tritt, der zwischen zwei Blendenteilen 7 und 8 gebildet ist. Die durch den Schlitz 6 begrenzte Strahlung tritt durch einen Wandungsteil 9 des Gehäuses 4 in das Bohrloch 3 ein und bestrahlt einen zwischen zwei Punkten 10 und 11 liegenden, die Form eines Ringes 12 aufweisenden Wandungsbereich der Wandung 2 des Bohrloches 3. Dieser Bereich der Bohrlochwandung wird zur Fluoreszenz angeregt je nach den in diesem Bereich befindlichen Erzen, und diese Fluoreszenzstrahlung gelangt durch einen zwischen zwei nach innen gerichteten Ansätzen 13 und 14 liegenden Wandungsteil 15 auf eine Empfangsfläche 16 eines Detektors 17, der ein Szintillationsdetektor oder Halb leiterdetektor sein kann und das Fluoreszenzsignal in ein davon abhängiqes elektrisches Nutzsignal umwandelt. Das Blendenteil 7 weist eine der Empfangsfläche 16 des Detektors 17 zugewandte Aussenfläche 18 auf, die kegelig ist und deren Verlängerung nach aussen ungefähr auf den Punkt 11 trifft, das ist die der Empfangsfläche 16 axial abgewandte ungefähre Begrenzung des bestrahlten ringes 12 der Wandung 2 des Bohrloches 3. Durch die Kegelform kann die Fluoreszenzstrahlung aus dem Bereich des Ringes 12 im wesentlichen unbeeinträchtigt die gesamte Emplancsfläcne 16 des Detektors 17 erreichen. Der Verlauf der Strahlung der Strahlungsquelle 5 und der Fluoreszenzstrahlung von den Ring 12 ist durch dünne gestrichelte Linien angedeutet. Das Gehäuse 4 ist unten durch ein nur angedeutetes Gehäuseteil 19 geschlossen, das in ein Innengewinde 20 eingeschraubt ist. In gleicher Weise ist das Gehäuse oben durch ein Gehäuseteil 21 geschlossen, das auf ein Aussengewinde 22 aufgeschraubt ist. Von der Sonde 1 aus erstreckt sich ein Koaxialkabel zu einer Vorschubeinrichtung, mit deren Hilfe die Sonde 1 in dem Bohrloch 3 genau bestimmbar bewegbar ist. Uber das Koaxialkabel erfolgt die Stromversorgung und Ubertragung des Nutzsignals von dem Detektor 17 zu einer ausserhalb des Bohrloches angeordneten, nicht dargestellten Auswerteschaltung.

Claims: Patentansprüche: 1. Sonde zur Einführung in Bohrlöcher zum Zwecke der Erfindung von Erzlagerstätten, mit einem zylindrischen Gehäuse, in dem konzentrisch eine radioaktive Strahlungsquelle und ein gegen über der Strahlungsquelle durch eine Blende abgeschirmter Detektor zur Feststellung von durch die radioaktive Strahlung in der Bohrlochumgebung angeregter Fluoreszenzstrahlung angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Detektor (17) eine zur Achse der Sonde (1) im wesentlichen senkrechtstehende, der Strahlungsquelle (5) zugewandte Empfangsfläche (16) aufweist. 2. Sonde nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die der Empfangsfläche (16) zugewandte Aussenfläche (18) der Blende (7, 8) in einer zu der Sonde (1) koaxialen Yegelfläche liegt, die die der Empfangsfläche (16) abgewandte Begrenzung (11) des durch den Schlitz (6) der Blende (7, 8) bestin:rten bestrahlten Ringes (12) der Wandung (2) des Bohrloches (3) schneidet. 3. Sonde nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Blende (7, 8) einen zur Achse der Sonde (1) senkrecht verlaufenden, sich bis an die Innenwandung des Gehäuses (4) erstreckenden, scheibenförmigen, insbesondere einstellbaren Schlitz (6) bildet. 4. Sonde nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wandungsteil (9) des Gehäuses (4) im Bereich der Verlängerung des Schlitzes (6) der Blende (7, 8) und im Bereich der Projektion des bestrahlten Ringes (12) der Wandung (2) des Bohrloches (3) auf die Enpfangsfläche (16) aus einem für die Strahlung d=mtp ungsarmen Material, vorzugsweise Beryllium, besteht. 5. Sonde nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Detektor (17) ein Szintillationskristall oder ein Haibleiterdetektor ist. 6. Sonde nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kegelfläche, in der die Aussenfläche (18) der Blende (7, 8) liegt, bzw. die Verlängerung der Kegelfläche über die Spitze des Kegels hinaus die Empfangsfläche (16) schneidet.

Inventors: JANSSEN, KLAUS, JOHNEN, KLAUS, WINNACKER, HELMUT
Applicants: PREUSSAG AKTIENGESELLSCHAFT METALL
Application year: 1984
Main classification: G01V5
IPC codes: E21B47, G01V5