第七章自然伽马测井.ppt

第七章 自然伽马和自然伽马能谱测井 §1 伽马测井基础 二. 伽马射线与物质的作用与探测 §2 自然伽马测井 电离:带电粒子与束缚电子之间的静电作用，使束缚电子产生加速运动，从而使束缚电子获得足够的能量成为自由电子，这样就产生了由一个自由电子和正离子组成的离子对，称为直接电离。如果产生的电子仍有足够的能量，它就按前述过程产生离子对，这个过程称为次级电离。 粒子或电子穿过气体时，直接电离约占20%~30%，其余为次级电离。收集电离电荷的探测器有氦3正比计数管和盖革-弥勒计数管等。 激发:束缚电子获得的能量不足以使它成为自由电子，但能激发到更高的能级，这种现象称为激发作用。受激发的原子以放出光子，产生闪光（荧光）的方式退到基态。用闪烁计数器收集荧光。 G-M计数器:1928年由盖革和弥勒首先研制和使用的 氦、氖、氩、氪、氙、氡六种气体，叫做惰性气体 ,它们都已经是稳定结构，不易和其它元素化合 G-M计数管由计数管、高压电源（几百至几千伏）和定标器组成。定标器用于记录计数管输出的脉冲数 由于气体的电离产生了大量的电子-正离子对，在电场作用下，分别向正、负极运动，电子在电场作用下加速向阳极运动，并在很短时间内得到很大的动能，这些电子又会与气体分子碰撞引起气体分子电离，使电子在阳极附近的极小区域内产生爆发性增加，称为电子雪崩。 正离子由于质量大，向阴极运动速度慢，而滞留在阳极附近，形成一个圆筒形的空间电荷区，称为正离子鞘。随着正离子鞘的形成和增厚，阳极附近的电场将逐渐减弱，最后导致雪崩过程的停止。此后，正离子鞘在电场作用下向阴极运动。 为了避免正离子打到阴极上引起放电，管内气体中加了少量的淬灭气体（乙醇、乙醚等），它们具有多分子结构，其电离电位比惰性气体分子低。当正离子鞘向阴极运动时，与淬灭气体分子碰撞，很容易使它电离，惰性气体离子吸收其放出的电子而成为中性分子。到达阴极时几乎全是淬灭气体的正离子，它们在阴极上吸收电子后，不再打出电子。 计数管计数率与外加电压的关系称为坪曲线， 闪烁体:NaI(Tl)单晶是一种性能优良的闪烁晶体。它是以NaI为基质材料掺以适当浓度(0.1%-0.5%)的Tl生长而成，其最大发射波长在415nm，可与光电倍增管的光阴极很好地匹配，有很高的发光效率(指闪烁体将吸收的射线能量转变为光的本领)，并且在发光波段没有明显的自吸收，对Χ射线和γ射线均有良好的分辨能力 .石油测井使用的高温碘化钠晶体的耐温性能分为1500C、1750C与2000C三种 光电倍增管在闪烁探测器中占有非常重要的地位，它探测到光子和给出电信号只要6－30ns的时间。高灵敏度的光电倍增管的放大倍数得到10 8，能够探测到单个入射的光子 在光电倍增管的真空管内，打拿极依次排列，电压逐次升高，入射的光子在阴极上打出光电子。电子在任两个打拿极之间加速，击中打拿极后产生出更多的电子，电子经过几个打拿极放大后将达到可观测的电荷量，流过负载电阻形成电压信号输出。 长石和云母含有地层中的大部分的钾，其中 K40有放射性，长石占岩浆岩矿物59%，云母占4%，角闪石及辉石有更高的放射性，占岩浆岩矿物的17%；放射性最高的锆石，独居石，揭帘石等，虽然含量极少（小于1%），但也常在岩浆岩中出现。 生油粘土岩的粘土矿物常以蒙脱石和伊利石为主，而且富含有机质，容易吸附含铀和钍的放射性物质，比普通的泥岩有更高的放射性 膨润土(Bentonite)是以蒙脱石为主的含水粘土矿 粘土岩中： 钾约2%，钍约12ppm，铀约6ppm，但在还原环境形成的生油粘土岩，由于含有有机物和硫化物，粘土颗粒对铀离子的吸附能力强，铀含量明显升高，如黑色海相页岩铀含量高达100ppm。不同的粘土矿物，其铀，钍，钾的含量有一定的差别，当粘土矿物种类较少时，可用适当方法来区分粘土矿物类型，并计算其含量。用钾含量或者钾、钍含量之和计算泥质含量比用总的自然伽马计算更好。因为粘土矿物钾、钍含量高，铀含量低。而砂岩和碳酸盐岩很高的铀含量与水流作用有关，而与泥质含量无关 物理意义：每次测得计数率落在σN+n 范围的几率为68.3%。检查仪器稳定性，曲线的质量。 由此看出：核衰变测量的统计误差决定于测量的总计数 的大小，N 越大，绝对误差越大而相对误差却越小。 图中的纵坐标是相对强度,即某核素每衰变100个核发射的伽马光子数 分辨时间是 10-8 —10-9,能量的分辨率大约10%， R0=15cm 1903年,安东尼·亨利·贝克勒尔(法国巴黎自然历史博物馆实验物理学家,法国科学院院士,发现放射性的初期，人们不知它的危害，贝克勒尔由于毫无防护下长期接触放射物质，健康受到严重损害，50多岁就逝世了.祖孙三代都研究物理和化学,贝可勒尔的祖父发现了压电效应 , 贝可勒尔的父亲他最突出的成就