能源是国家经济发展的命脉，国家“十二五”计划明确提出大力发展矿产资源勘探技术。在石油勘探领域，核测井已经成为石油测井不可缺少的部分。目前，国外测井仪器特别是核测井仪器具有稳定性好、精度高等特点，而国内此类仪器不仅精度较低而且温度稳定性也较差。因此，国内各石油集团测井公司基本上采取购买或者高价租借国外仪器。岩性密度测井仪是核测井技术中最重要的仪器之一，主要用于确定地层岩性和计算地层有效孔隙度。提高岩性密度测井仪的测量精度和稳定性的难点是井下核脉冲数据处理与采集。本文在分析传统核谱测量系统存在的问题的基础上，提出“先采集再处理”的数字化处理方案。随着数字信号处理技术的高速发展，数字化处理器、高速ADC和高温器件的出现，设计高稳定数字化核能谱测量系统具有可行性。数字化谱仪具有良好的高温稳定性、灵活的系统升级、低成本、易维护等特点。但是仪器实现中有很多技术难点，主要包括：（1）高温稳谱。石油测井是在高温高压环境下进行的，多道能谱测量仪器在高温下容易产生谱漂，从而引起测量误差。（2）脉冲成形。传统模拟成形电路不仅成形速度较慢，而且容易受环境参数变化的影响，石油测井中尤为明显。（3）抗堆积处理。这是核能谱多道分析仪都需要解决的问题。其中，最重要的是解决死时间记录以及如何减少漏计数问题。（4）岩性密度测量。主要是需要解决低能部分γ射线计数问题，除了要考虑仪器材料外，更多地需要解决仪器如何记录低能段脉冲计数问题。针对上述问题，论文提出以下解决办法。（1）构建新型核脉冲处理方案。在传统模拟多道能谱测量系统中脉冲处理采用“先处理再采集”方法，而本方案采取“先采集再处理”的方法。主要由高速模数转换器完成对探测器输出波形信号的离散化处理，而后通过可编程的方式采用适合测井环境的数字信号处理算法完成对信号的处理，可以解决模拟技术难以处理的问题。（2）选择最佳的脉冲成形算法。论文在讨论几种常见算法的基础上选择了其中三种典型的算法进行仿真与模拟，通过修改参数寻找最适合井下高温环境提高稳定性和计数率的模型，然后由实验对所选算法的正确性进行验证。（3）采取双峰“反馈稳谱校正”稳谱方法。针对单源多能窗数控高压稳谱方法存在的不足，论文提出采用Am-241和Cs-137双源多能窗程控增益和数控高压的双峰“反馈稳谱校正”方式进行稳谱。（4）能谱漂移线性化处理。两种元素特征峰所在道址与对应的能量之比总可以表达成存在截距的一次函数。而能谱漂移线性化处理就是采取动态函数逼近法，修正一次函数的截距，达到稳谱的目的。论文在分析传统井下核脉冲多道技术存在诸多弊端的基础上，提出了基于高速ADC和高端FPGA的数字化脉冲处理系统设计方案。通过对核脉冲的高速采集与数字化处理，解决了基线漂移、高计数堆积和谱型形畸变等难题，完成对探测器输出脉冲特征参数进行准确提取，实现准确、实时核脉冲高速数据采集与处理井下电路系统。该系统通过标准井与生产井测试，结果表明系统测量精度达到了同类产品国际水平。本研究通过数字化处理方法提高了岩性密度测井仪的测量精度和温度稳定性，为识别和评价复杂岩性测井提供保证，同时为整个核测井数字化处理应用的可行性奠定基础，具有实用价值和科学意义。