地球物理測(cè)井第一頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日按其探測(cè)射線(xiàn)的不同，可分為：伽馬測(cè)井：GR測(cè)井自然伽馬能譜測(cè)井放射性同位素測(cè)井地層密度與巖性密度測(cè)井中子測(cè)井：中子—中子中子伽馬非彈性散射伽馬能譜測(cè)井中子壽命測(cè)井等。第二頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日§6-1伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、核衰變及其放射性1、原子核的結(jié)構(gòu)

元素的原子序數(shù)：也就是原子核中的質(zhì)子數(shù)或核外的電子數(shù)，用Z表示。元素的質(zhì)量數(shù)A：原子核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的總數(shù)。中子數(shù)=A-Z原子原子核核外電子質(zhì)子中子第三頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日2.同位素和放射性核素核素：是原子核中具有一定數(shù)量的質(zhì)子和中子，并在同一能態(tài)上的同類(lèi)原子，同一核素的原子核質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等。同位素：放射性核素：是核素中不穩(wěn)定的核素，它能自發(fā)地改變其結(jié)構(gòu)，衰變成其它核素并放射出射線(xiàn)。放射性同位素：同位素中不穩(wěn)定的元素。如：氫有三種同位素—（氫）氕、氘、氚，其中，氚是不穩(wěn)定的，稱(chēng)為氫的放射性同位素。第四頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日3.核衰變放射性核素（同位素）的原子核自發(fā)地釋放出一種帶電粒子（α或β），脫變成另外某種原子核，同時(shí)放射出伽馬γ射線(xiàn)的過(guò)程。放射性：如：釙（Po）,在核衰變中釋放α出粒子，由釙變?yōu)殂U（Pb），并迅速以γ射線(xiàn)的形式釋放掉能量，躍變?yōu)榛鶓B(tài)?！?(α)→+γ(0.89Mev)第五頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日核衰變規(guī)律：其中，No—放射性核素的初始量；

N—經(jīng)過(guò)t時(shí)間后的放射性核素的量；

λ—衰變常數(shù)，表征衰變速度大小的，λ越大，衰變?cè)娇臁０胨テ冢簭姆派湫院怂氐某跏剂縉o開(kāi)始，到一半原子核發(fā)生了衰變所經(jīng)歷的時(shí)間，用T表示。第六頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日4.放射性射線(xiàn)的性質(zhì)α射線(xiàn)：是氦（）的原子核流，電離能力很強(qiáng)，穿透能力較弱，在空氣中為2.5cm左右，在巖石中穿透距離僅為0.01毫米。β射線(xiàn)：是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。在物質(zhì)中射程很短。E為1MeV的，在鉛中射程僅為1.48cm。γ射線(xiàn)：是頻率很高的電磁波（波長(zhǎng)為3×）或光子流。不帶電，能量很高，一般在幾十萬(wàn)電子伏特以上，穿透能力很強(qiáng)，能穿透幾十厘米的地層、套管及儀器外殼。二第七頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日5、放射性活度和放射性比度放射性活度（強(qiáng)度）：是指一定量的放射性核素，在單位時(shí)間里發(fā)生衰變的核數(shù)。單位：居里Ci，毫居里，微居里。定義為：國(guó)際單位制中為：“貝克勒爾”，Bq.

第八頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日放射性比度（濃度）：是指放射性核素的放射性強(qiáng)度與其質(zhì)量之比。單位：Bq/g或Ci/g純鐳的放射性濃度是1Ci/g。第九頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日二、伽馬射線(xiàn)與物質(zhì)的作用核衰變放出的γ射線(xiàn)，能量一般在0.5Mev—5.3Mev之間，與物質(zhì)作用時(shí)，主要發(fā)生以下作用：---與核外電子作用1.光電效應(yīng)2.康譜頓效應(yīng)（康—吳有訓(xùn)散射）3.電子對(duì)效應(yīng)第十頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日1.光電效應(yīng)能量較低的γ射線(xiàn)穿過(guò)物質(zhì)時(shí)與物質(zhì)中的電子相碰撞，并將其能量交給電子，使電子脫離原子而運(yùn)動(dòng)，γ光子本身被整個(gè)吸收，釋放出來(lái)的電子叫光電子，這個(gè)過(guò)程叫光電效應(yīng)。發(fā)生光電效應(yīng)的幾率，隨原子序數(shù)的增大而增大，隨γ射線(xiàn)能量的增大而迅速減小。光電吸收系數(shù)：光子穿過(guò)1cm吸收物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電子的幾率n-常數(shù)，對(duì)C、N、O為3.05，鈉到鐵為2.85-光子的波長(zhǎng)第十二頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日2.康譜頓效應(yīng)（康—吳）中等能量的γ射線(xiàn)與物質(zhì)的原子核外電子作用時(shí)，γ光子將一部分能量傳給電子，使電子從某一方向射出，此電子稱(chēng)為康譜頓電子，損失了部分能量的γ光子向另一方向散射出去，叫散射γ射線(xiàn)?？底V頓吸收系數(shù)Σ：：一個(gè)電子的康譜頓散射截面，γ光子能量在0.25Mev—2.5Mev范圍時(shí)，可看作常數(shù)。對(duì)大多數(shù)沉積巖石及其構(gòu)成礦物，Z/A=0.5：阿佛加德羅常數(shù)；：介質(zhì)密度第十三頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日3.電子對(duì)效應(yīng)當(dāng)γ射線(xiàn)的能量大于1.022Mev時(shí)，它與物質(zhì)作用時(shí)，γ光子轉(zhuǎn)化為一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子，而本身被吸收。電子對(duì)效應(yīng)吸收系數(shù)與γ射線(xiàn)的能量、介質(zhì)密度、原子序數(shù)有關(guān)。K-常數(shù)；-入射伽馬射線(xiàn)的能量第十四頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日4.γ射線(xiàn)的吸收能量為Io的γ射線(xiàn)，穿過(guò)厚度為L(zhǎng)的物質(zhì)時(shí)，其能量衰變減為I，

其中，μ—物質(zhì)吸收系數(shù)，由三個(gè)吸收系數(shù)決定。近似正比于介質(zhì)密度第十五頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日三、伽馬射線(xiàn)探測(cè)器1、放電計(jì)數(shù)管：是利用放射性輻射使氣體電離的特性來(lái)探測(cè)伽馬射線(xiàn)的。在密閉的玻璃管內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體，管內(nèi)有二個(gè)電極，中間一條細(xì)鎢絲是陽(yáng)極，玻璃管內(nèi)壁涂上一層金屬物質(zhì)作陰極，陰、陽(yáng)極之間加高的電壓（xx~1500V）。第十七頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日記錄效率很低：1%--2%第十八頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日2、閃爍計(jì)數(shù)管由光電倍增管和碘化鈉晶體組成。它利用被γ射線(xiàn)激發(fā)物質(zhì)的發(fā)光現(xiàn)象來(lái)探測(cè)射線(xiàn)的。第十九頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日2、閃爍計(jì)數(shù)管第二十頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日說(shuō)明：1、一般光電倍增管的聯(lián)級(jí)數(shù)為9—11級(jí)，放大倍數(shù)為2、閃爍計(jì)數(shù)管的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)數(shù)率高、分辨時(shí)間短。第二十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日思考與練習(xí)：