放射性勘探

•
其半衰期为 1.3×109年。
• 发生衰变时，可放出γ与β射线。
1、铀、钍、锕铀系
元素 铀 镤 钍 锕 镭 钫 氡 砹 钋 铋 铅 铊
符号 U Pa Th Ac Ra Fr Rn At
Bi Pb Tl
质子数 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81
U → Th
铀
Pa↙
1、α衰变
• α衰变——核内放出α射线的过程。
• α射线——带正电的α粒子流。
•
即
4 2
H
e
流，带正电，其初速为20000Km/S。
A z
X

Y A4
z2

4 2
H
e
2、β衰变
• 2、β衰变——核内放出β射线或俘获一个轨道电 子的过程。
• β衰变包括：β+衰变、β-衰变、电子浮获。β-衰 变、电子浮获为天然β衰变的主要形式。
Po↙ → Pb↙
（五）射线与物质的相互作用
• 1、α射线与物质的相互作用 • （1）电离——氦核（α射线）与电子碰撞，
电子获足够能量，变为自由电子。 • （2）激发——氦核（α射线）与电子碰撞，
电子获能量不足，电子跃迁到高能级。 • （3）核反应——（α，n）反应，产生中子。
2、β射线与物质的相互作用
• （1）电离 • （2）激发 • （3）弹性散射——能量不变，运动方
向变化。 • （4）轫致辐射——β射线被物质阻止来自百度文库，
速度下降，一部分能量以电磁辐射出去。
3、γ射线与物质的相互作用
• （1）光电效应 • （2）康普顿效应 • （3）电子对效应
（六）核辐射测量常用的量及单位
1.放射性活度 处于特定能态的一定量放射性核素在
镭 U↙ → Th → Ra → Rn → Po → Pb
系
Bi↙
Po↙ → Pb
Bi↙
Po↙ → Pb
Th → Ra
钍
Ac↙
系
Th↙ → Ra → Rn → Po → Pb
Bi↙ → Tl
Po↙ → Pb↙
U → Th
锕
Pa↙ → Ac
铀
Th↙ → Ra → Rn → Po → Pb
系
Bi↙ → Tl
• N0—— 为t=0时的原子核数目 • N —— t 时刻该核素的原子核数目 • λ —— 称为衰变常数，单位为s-1
（三）放射性核素的衰变规律
• 1、半衰期
• T1/2= 0.69315/λ • 2、衰减完
• N完=N0/1000
•
T完=T1/2/10
（四）放射性系列
• 1、铀、钍、锕铀系
• 2、4019K，不成系列。
4、同位素——质子数相同，中子数不同，在元素 周期表中占同一位置的元素。
5、放射性核素——具有不稳定原子核的核素。
（二）放射性衰变类型
• 在放射性衰变中，产生衰变的核素称为 母体，经衰变而形成的新核素称为子体。
根据衰变效应的差别，可将放射性衰变 分为以下几个类型：
•
1、α衰变
•
2、β衰变
•
3、γ跃迁
• β-射线——高速（接近光速）电子流，带负电。
A z
X

YA
z 1


为反中微子
电子浮获
• 电子浮获: • 质子过剩←获K层电子
A z
X

e zA-1Y

为中微子
β-和电子浮获
• β-和电子浮获：可同时进行。
•如
K 41
19
3、γ 跃迁
• γ 跃迁——原子核从高能级回到低能级，
二、放射性勘探理论基础
（一）放射性
1、放射性——某些核素的原子核不稳定，能自发
地放出射线而变成另一种核素的原子核，这种 现象称为放射性(衰变)。
2、核素——具有确定中子数和质子数的元素，以
A z
X
表示，X为元素符号，Z为质子数，A为质量数， 等于中子数加质子数。
3、元素——具有确定质子数的一类原子。
单位时间内发生自发衰变或核跃迁的次 数，称为活度A，即A=dN/dt，在SI制 中，活度的单位为Bq（=1S-1）。 1Ci=3.7×1010Bq
2.物质B的质量分数ωB和质量浓度ρB
物质B的质量mB与混合物质量m总之比称为物质B
的质量分数ωB，即 B mB / m总 在SI制中，ωB的单位为：%、ppm、ppb，
（七）放射性核素分布
1.主要核素： 铀(U)、钍(Th)、锕(Ac)和钾(K)。
2.核素在岩浆岩中的分布规律： (1).超基性岩→酸性岩，ωB增加。 (2).核素含量与岩浆岩形成时间的关
系：新的岩浆岩核素含量较老的岩浆岩 大。
3.核素在沉积岩中的分布规律： (1).沉积岩中核素的含量主要取决于
• 而发射γ射线的过程。
•
第三激发能级
•
第二激发能级 激发态
•
第一激发能级
↓ 放出γ射线
•
基
态 基态
• γ射线——波长极短的电磁辐射（γ光子）。
• γ跃迁——只改变能量
•
不改变质量、电荷数
• 产生γ与β衰变时，可放出γ射线。
各射线特征表
射线
α射线
β射线
γ射线
质量
4倍质子
近电子
小
电性
2倍正电子
电子
中性
其中1ppm=10-6，1ppb=10-9。 物质B的质量mB与混合物体积V总之比称为物
质B的质量浓度ρB，即 B mB /V总 ngρ／B的mS3I、制g单/L位、有㎎：/L㎏、／umg/3L、。g／ m3、㎎／ m3、
它们的关系为： 1 ㎏／m3 =1 g/L；1 g／ m3 =1 ㎎/L ；1 ㎎／ m3
放射性勘探 （核地球物理勘探 ）
• 一、放射性勘探 • 二、理论基础 • 三、仪器 • 四、常用测量方法 • 五、应用条件 • 六、应用 • 七、优点 • 八、不足
一、放射性勘探
• ——是以介质的放射性差异为 基础，通过观测和研究放射性 场的变化规律来解决地质问题 的方法.
• ——放射性场是随机场. • ——放射性衰减符合统计规律.
=1 ug/L
3.照射量X和照射量率
X=dQ/dm， X的单位在SI制中为C/ ㎏， 在高斯制中为R（伦琴）
1R=2.58*10-4 C/ ㎏
d即t时间内X的照射dX量d/Xd与t dt之比，称为照射量率
照射量率的SI制单位为A/ ㎏，高斯制单位
为R/s。常用单位为R/h，及其分数单位γ，1 γ=10-6 R/h。
能量 速度
4-10MeV，不同核素，能量 小于15 MeV，能谱连 不同核素，能量不同,
不同
续
可区分不同元素
1/10光速
小于光速
近光速
物质穿透力
几mm
几cm
1米左右
空气穿透力
3-10cm
1米左右
几百米
（三）放射性核素的衰变规律
• 在核衰变中，放射性核素中的原子数随时间增 长而按指数规律减少。
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