温度补偿在自然伽马仪中的应用

　　1引言

　　自然伽马仪用于探测地层的自然 射线或在井中释放的放射性同位素产生的 射线，应用于产出剖面、吸水剖面、校正井深和划分地层等。自然伽马仪探头由碘化钠晶体 NaI TI 和光电倍增管组成，当 射线通过碘化钠晶体时，NaI TI 与 射线发生相互作用，产生正比于 射线能量的可见光。这些光子到达光电倍增管的光阴极后被转化为电子，电子经光电倍增管的光阴极与阳极间的高压加速后飞到倍增极上。每个倍增极均发生电子倍增现象，其倍增系数与所加电压成正比。所以光电倍增管的供电电压必须非常稳定，以保证倍增系数变化最小。到达阳极时，光阴极上的电信号已被放大了百万倍以上，而光阴极上产生的电子数与照射到它上面的光子数成正比。伽马仪正是根据这个原理实现对自然 射线的测量。

　　在实际测量中，由于温度对探头的影响，自然伽马仪的计数随温度变化而变化，温度升高，计数下降，计数涨落起伏大，从而导致测量不准确、不稳定，测量结果不真实、不可靠。

　　2 引入温度补偿的原因

　　(1)由于光电倍增管在理论上不存在“坪”，但随着高压的增加，在一定电压范围内，脉冲数变化最小，形成坡度最小的电压脉冲曲线，通常也称其为坪;而且光电倍增管输出的电脉冲幅度随温度变化而变化，即温度越高，其输出的电脉冲幅度越低，呈反相线性关系。

　　(2)实际中自然伽马仪的处理电路一般经隔直、线性放大、比较电路、整形、驱动放大后输出信号。常温下对同一自然 射线强度的计数是稳定的，计数起伏也小;但随着温度升高其计数下降，特别是高温下计数下降更加明显，造成了自然伽马计数随温度变化而变化，即不同温度下对同一自然 射线强度的计数却不一致，从而导致测量结果不真实、不可靠。因此，在自然伽马仪中引入温度补偿方法，最大限度地改善其温度特性以确保测量的准确性及稳定性。

　　3自然伽马仪中温度补偿原理及方法

　　由于光电倍增竹输出信号脉冲幅度与温度之间的关系，即在某一电压下其输出脉冲幅度随温度变化而变化，温度升高输出脉冲幅度降低。因而在常温和高温下通过如图1所小电压比较器U3A所设计的门槛的脉冲数量就不同，反映到仪器上，测出的伽马计数便随温度升高而降低。假使温度发生变化时比较器门槛值也能相应发生变化，并呈现某种关系，则可以通过自动调节比较器门槛值来达到补偿温度的目的，因此考虑设置自动调节比较器门槛电压值是实现温度补偿的关键。

　　为此采用图 2 所示方式自动调节电压比较器U3A门槛值来达到温度补偿作用。其中 GR-IN 为经过前置放大处理的伽马信号。电路中温度补偿器件为 LM135温度传感器和变阻器 R*。该电路利用 LM135 在不同温度下阻值的变化来达到自动调节比较器 U3A 的门槛电压值目的，温度升高，LM135 温度传感器阻值上升，通过分压、再将电压信号经运算放大器 U5 反相放大，再分压，使得比较器 U3A 门槛电压也随之下降，即达到自动调节比较器 U3A 的门槛电压值目的，因而起到了温度补偿作用。该电路的实际使用大大改善了自然伽马仪温度特性，效果非常不错。