Электромагнитные методы ГИС. Индукционный каротаж. Ядерные излучения, их взаимодействие с горными породами, страница 2

Естественной называется радиоактивность, наблюдающаяся у неустойчивых изотопов, существующих в природе.

Искусственной называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций, причем свойства данного изотопа не зависят от способа его получения.

Поток альфа-частиц (альфа-лучи) представляют собой поток ядер гелия, т.е. частиц, состоящих из 2 протонов и 2 нейтронов. Бета-лучи представляют собой поток быстрых электронов. Поток бета-частиц в твердых телах и жидкостях обычно не превышает нескольких мм, а пробег альфа-частиц в несколько сотен раз меньше. Гамма-лучи проникают в вещество в несколько десятков раз глубже, чем бета-частицы той же энергии.

Энергию гамма квантов и других ядерных частиц принято выражать в единицах Мэв. Периодом полураспада T называется время, в течение которого в среднем распадается половина атомов радиоактивного изотопа.

Количественной характеристикой радиоактивности некоторого вещества (или препарата) является активность, т.е. число распадов в единицу времени. Для данного радиоактивного изотопа количество распадов за 1с прямо пропорционально числу его атомов.

A = λN (3.1)

где, А – количество распадов, N- число атомов, λ – коэффициент пропорциональности, называемый постоянной распада.

λ = 0,693/T, где T – период полураспада

За единицу радиоактивности, называемую Кюри (K_u) принимается активность препарата, в котором происходит 3,7*10¹⁰ распадов за 1с – столько же, сколько в 1 грамме Ra (226).

При изучении радиоактивность г.п. чаще используют удельную радиоактивность, т.е. активность 1 грамма г.п. Обычно эта величина измеряется в мK_u/г.

Поскольку энергия и количество гамма квантов на один распад различны для разных радиоактивных изотопов, то величина радиоактивности в K_u не позволяет полностью судить о гамма-активности вещества. Поэтому для характеристики последней вводят специальную единицу, называемую гамма-грамм-эквивалент радия – это активность препарата, гамма-излучение которого обладает такой же ионизирующей способностью, что и излучение 1г радия (в равновесии с продуктами его распада) после прохождения через платиновый фильтр толщиной 0,5мм.

Интенсивность гамма-излучения определяется количеством энергии гамма-лучей, проходящей в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенную перпендикулярно направлению распространения гамма-лучей. Интенсивность гамма-излучения измеряется в Мэв/см²*с либо в эрг/см²*с, либо Вт/см².

Мерой действия излучения в какой-либо среде являются величины, называемые дозами излучения. Доза излучения определяется через заряд, возникающий в единице массы вещества в результате его ионизации излучением. Доза, создаваемая в единицу времени, называется мощностью дозы. Единицей измерения дозы является К_л/кг, а мощности дозы А/кг.

Иногда радиоактивный изотоп, распадаясь, образует новый радиоактивный изотоп, продукт распада которого также радиоактивен и т.д. этот процесс происходит до тех пор, пока после ряда радиоактивных распадов образуется некоторый радиоактивный изотоп. Радиоактивные изотопы, являющиеся продуктом последовательного распада, начинающегося с некоторого родоначальника, составляют радиоактивное семейство – радиоактивные ряды.

В природе известны радиоактивные семейства урана (238), актиноурана (235), тория (232) и калия (40). Для всех этих семейств, кроме калия, период полураспада родоначальника сопоставим с возрастом земного вещества (примерно 10⁹ лет). Период полураспада промежуточных членов ряда T_i (i = 1,2,3) не превышает 2,3*10⁵ лет. Их присутствие на Земле обусловлено постоянным их образованием за счет распада родоначальника семейства.

Из курса ядерной физики известно, что при условии T_i << T₁, где i = 1,2,3… через некоторое время в замкнутой системе возникает состояние, называемое радиоактивным равновесием и характеризующееся тем, что активности всех членов ряда оказываются практически равными.

A_i  = A₁, где i = 2,3,4.