Презентация Радиометрия и ядерная геофизика. (Лекция 8) онлайн

Содержание слайда: Радиометрия и ядерная геофизика Лекция 8.

Содержание слайда: В геологии явление радиоактивности используется в трех областях: Радиоактивные элементы создают характерные излучения, измеряя которые удается дистанционно картировать различные породы, а также искать радиоактивные руды - радиометрия По реакции горных пород на радиоактивное излучение удается оценить другие физические свойства этих пород (например, плотность) и их химический состав ядерная геофизика Зная вещественный состав горных пород и законы радиоактивного распада, можно определить абсолютный возраст этих пород – абсолютная геохронология

Содержание слайда: 8.1 Физические основы Атомы состоят из ядер и электронов, располагающихся вокруг ядер в виде слоев. Ядра имеют положительный заряд, электроны – отрицательный. Атом в целом электрически нейтрален, поэтому суммарный заряд электронов и ядра – одинаковый по абсолютной величине. Ядра состоят из положительно заряженных протонов (p) и электрически нейтральных нейтронов (n). Сумма масс протонов и нейтронов составляют массу ядра (A). Заряд ядра атома определяется суммарным зарядом протонов Z, который отвечает атомному номеру элемента в периодической системе Менделеева.

Содержание слайда: Химические свойства элементов определяются их атомным номером. При этом существуют элементы, у которых совпадает атомный номер, но различна атомная масса, поскольку их ядра содержат разное количество нейтронов. Такие элементы называют изотопами. Химические свойства элементов определяются их атомным номером. При этом существуют элементы, у которых совпадает атомный номер, но различна атомная масса, поскольку их ядра содержат разное количество нейтронов. Такие элементы называют изотопами. Например, для урана с атомным номером 92 существуют три изотопа c атомной массой 234, 235 и 238, для природного водорода известны два изотопа с массой 1 и 2.

Содержание слайда: Радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (начиная с висмута). Радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (начиная с висмута). Многие более легкие элементы также имеют радиоактивные природные изотопы. Например, калий с атомным номером 19 состоит из трех изотопов, два из которых стабильны (39 и 41), а один (40) – радиоактивен, но, стабильных изотопов водорода и калия в природе неизмеримо больше, чем радиоактивных. Легкий элемент технеций с атомным номером 43 вообще не имеет стабильных изотопов, но зато в природе известно более 20 (!) радиоактивных изотопов технеция.

Содержание слайда: Нестабильные элементы: в результате распада исходный элемент превращаются в другие. Нестабильные элементы: в результате распада исходный элемент превращаются в другие. Исходные элементы - материнские, образовавшиеся – дочерние. Такие превращения называют радиоактивными, они происходят с некоторой вероятностью, присущей данному элементу. При радиоактивном распаде происходит деление ядер, испускание или захват заряженных частиц и возникает коротковолновое электромагнитное излучение (гамма-излучение). Образуется два вида заряженных частиц: альфа-частицы (дважды ионизированные атомы гелия) и бета-частицы (электроны).

Содержание слайда: 8.1.1 Реакции радиоактивного распада

Содержание слайда:

Содержание слайда: 8.1.2 Закон радиоактивного распада (Резерфорд и Содди)

Содержание слайда:

Содержание слайда: 8.1.3 Источники естественной радиоактивности

Содержание слайда:

Содержание слайда: 8.1.4 Радиоактивное равновесие

Содержание слайда: 8.1.5 Единицы радиоактивности Активность – число распадов в единицу времени (Бк (Беккерель)=1/с), внесистемная единица – Ки (Кюри)=3.7 1010Бк, Удельные единицы активности относятся к единице массы, объема или поверхности (например, Бк/л) Поглощенная доза: энергия(Дж)/массу(кг) = грей (Г) Экспозиционная доза: Кл/кг Внесистемная единица – Рентген (Р=2.58 10-4Кл/кг) Мощности дозы – соответствующая доза деленная на единицу времени, например Р/час или A/кг

Содержание слайда: 8.1.6 Взаимодействие излучения с веществом Альфа-частицы: пробег в воздухе не более 11.5 см, прямолинейная траектория. Ионизируют вещество Бета-частицы: пробег в воздухе до 13 м, криволинейная траектория. Ионизируют вещество, их торможение в электрическом поле ядра приводит к возникновению рентгеновского излучения Гамма-излучение: обладает наибольшей проникающей способностью и энергией от 0.02 до 3 МэВ. Пробег в породе – десятки сантиметров, в воздухе – сотни метров

Содержание слайда: 8.2 Распространенность радиоактивных элементов Среднее содержание в земной коре U- 2.5х10-4 %, Th – 13х10-4 % K – 2.5%

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Некоторые тенденции миграции радиоактивных элементов Окисление U до валентности +6 (уранил-ион, UO22+) и переход в раствор (окислительные условия) Восстановление U до валентности +4 и осаждение из раствора (восстановительные условия) Миграция Th со взвешенными частицами Сорбция U и Th на глинах Ассоциация с цирконом, монацитом, глауконитом Снижение концентрации со степенью регионального метаморфизма Высокая (U), средняя (K) и низкая (Th, Ra) подвижность в гипергенных условиях. Как следствие смещение равновесия между U и Ra.

Содержание слайда: 8.3 Методы радиометрии и ядерной геофизики

Содержание слайда: 8.3.1 Гамма-методы: как измерить гамма-излучение – сцинтилляционный детектор

Содержание слайда: Спектры гамма-излучения

Содержание слайда: Гамма методы Интегральный Спектрометрический

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 8.3.2 Методы основанные на искусственном излучении

Содержание слайда: Гамма-гамма метод

Содержание слайда: Нейтрон-гамма и нейтрон-нейтронный методы Облучение: горных пород нейтронами Регистрация: либо, вторичного гамма-излучения возникающего при радиационном захвате нейтрона ядром вещества породы-метод НГК(нейтронный гамма-каротаж), либо потока нейтронов первичного излучения дошедших до детектора-методы ННК(нейтрон-нейтронный каротаж) Результат: определение содержания водорода в породе, т.е. её влажности (пористости) Возможность определения нефтенасыщенности породы

Содержание слайда: Рентгено-радиометрический метод Облучение: потоком квантов электромагнитного ионизирующего излучения, испускаемым радиоизотопным источником или рентгеновской трубкой, Регистрация: характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения, возбуждаемого в веществе Результат: содержание химических элементов в горной породе по интенсивности рентгеновского излучения.

Содержание слайда: 8.3.3 Эманационный метод

Содержание слайда: