д при підрахунку запасів корисних копалин.
1.2 Процеси взаємодії ? - випромінювання з речовиною
Існують 3 основних процесу, які носять назви фотопоглинання, комптонівського розсіяння і утворення пар.
фотопоглинання (фотоефект) полягає в поглинанні?-кванта атомом речовини, його енергія йде на відрив від атома електрона і повідомлення останньому імпульсу енергії. Атом залишається збудженим і переходить в нормальний стан, випускаючи фотон рентгенівського випромінювання.
Фотоефект спостерігається при самих малих енергіях?-квантів. Ймовірність поглинання? ф, при фотоефекті складним чином залежить від енергії?-кванта Е? та хімічного складу речовини.
Комптонівське розсіювання - це непружне розсіювання?-квантів на електронах речовини, в результаті якого?-квант втрачає частину своєї енергії і змінює напрямок руху. Спостерігається Комптон-ефект при більш високих енергіях, умовно можна вважати Е? gt; 0,5 МеВ.
Імовірність Комптон-ефекту ?? залежить від перетину комптонівського розсіяння? до, яке, у свою чергу, є функцією енергії і атомного номера елемента, і від числа електронів в одиниці об'єму речовини пe.
Малюнок 1 Види взаємодії гамма-квантів з речовиною:
Фотоефект (а), комптонівське розсіювання (б), освіта пар (в), ядерний фотоефект (г).
Освіта пар - відбувається при взаємодії?-кванта з полем ядра атома,?-квант припиняє своє існування, замість нього утворюється пара: електрон і позитрон. Імовірність цього процесу невелика, по-перше, тому, що ядро ??займає лише невелику частину обсягу всього атома і, по-друге, тому, що енергія?-кванта повинна бути достатньою для цієї реакції (E? gt; 1,02 МеВ).
Процес утворення пар в ядерно-геофізичних методах поки не використовують.
Ядерний фотоефект полягає в поглинанні?-кванта ядром атома, після чого ядро ??стає збудженою і переходить в нормальний стан через випускання нейтрона. Нейтрон має теплову енергію. Ця реакція порогова - енергія?-кванта повинна бути більше енергії зв'язку нейтрона в ядрі, а вона залежить від маси останнього.
Усі розглянуті процеси в гірських породах при опроміненні їх?-квантів штучного джерела відбуваються не окремо, а спільно. Швидкі?-кванти зникають в результаті утворення пар і сповільнюються в результаті комптонівського розсіяння, розсіяні поглинаються в результаті фотоефекту. Переважання того чи іншого процесу залежить від енергії?-квантів і властивостей гірської породи - її щільності та ефективного номера.
В залежності від того, який із процесів піддається дослідженню, в ГГК виділяють 2 основні різновиди методу: плотностной і селективний?-?-каротаж.
Для вузького пучка гамма - квантів сумарне перетин взаємодії з речовиною:
J=J 0 exp (-?? * r) [1.1]
де,? ? =? ф макр +? еп макр +? до макр
? ?- Має сенс лінійного коефіцієнта ослаблення. Для переходу до 4? простору, введемо множник у формулу 2.1:
J=(1/4? r 2) J 0 exp (-?? * r) [1.2]
З наведених у главі формул мікроскопічних перетинів взаємодії можна зробити висновок, про те, що тільки перетину Комптон - ефекту однозначно залежить від щільності середовища. Справді, ставлення Z/A m для породоутворюючих мінералів стабільний і дорівнює 0,5, для водню=1, для важких елементів gt; 0,5, але мале їх зміст вносить похибка, на мій погляд, менший, ніж похибка вимірювань, і ними ми нехтуємо. Іншими словами, перетин Комптон - ефекту пропорційно щільності середовища через деяку const.
Ефект комптонівське розсіювання має сенс некогерентного (рис 3). У середовищі також можливо пружне (когерентний) розсіювання. Але когерентне розсіювання починає відбуватися при енергіях гамма - кванта менш приблизно 50 кеВ, а гамма - кванти з такою енергією фільтруються.
З вищесказаного зрозуміло, що для визначення щільності інформація, отримана в процесі спотворення первинного потоку гамма - квантів іншими видами взаємодій, є перешкодою. Для вирішення цього завдання розглянемо ймовірності протікання різних видів взаємодій в залежності від енергії гамма - квантів.
Взаємодія з утворенням електронно - позитронних пар відбувається при енергіях більше 1,022 МеВ. Імовірність фотоефекту дискретна і росте з коротковолровой боку, починаючи з енергій близько 0,2 МеВ. Перетин Комптон - ефекту в енергетичному вікні 0,2, 1 МеВ практично постійно, і в цьому вікні вкрай мало вірогідні інші взаємодії. Зробимо висновок, ...
