54. Методы регистрации ионизирующих излучений (Общ курс геофизики)

Фотографический метод регистрации излучений основан на фотохимическом действии ионизирующих излучений. В радиационной дефектоскопии детектором излучения является рентгенографическая пленка. Ионизирующее излучение образует в чувствительном слое пленки фотоэлектроны и электроны отдачи. При взаимодействии фотоэлектронов с зернами бромистого серебра, содержащимися в чувствительном слое, образуются атомы серебра, которые способствуют проявлению всего зерна. В процессе проявления происходит усиление скрытого изображения примерно в 109 раз. Пленка, проявленная после облучения, выглядит потемневшей. Оптическая плотность почернения (степень потемнения) пленки зависит от интенсивности излучения (мощности дозы излучения) и времени воздействия излучения на пленку, т. е. в целом от дозы излучения.

Сцинтилляционный метод регистрации излучений основан на явлении люминесценции, т. е. свойстве некоторых веществ (фосфоров) преобразовывать поглощенную энергию ионизирующих излучений в видимый свет (свечение фосфоров под действием ионизирующих излучений). Поглощенная энергия ионизирующих излучений расходуется на возбуждение атомов и молекул фосфора, а затем через некоторое время — период высвечивания фосфора — излучается им в виде квантов видимого света. Если период высвечивания фосфора меньше 10-7 с, то явление называется флуоресценцией.

На практике применяют (основанные на этом методе регистрации излучений):

— сцинтилляционные счетчики излучения, состоящие из сцинтилляцион-ного кристалла, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и электронной схемы;

— флуороскопические экраны-детекторы ионизирующих излучений, пре-

образующие падающее на них излучение в видимый свет; их применяют для непосредственного преобразования рентгеновского, тормозного и гамма-излучения в видимое изображение;

— усиливающие люминесцентные экраны, преобразующие фотоны ионизирующего излучения в кванты видимого света; их применяют в сочетании с рентгеновской пленкой для усиления фотографического действия рентгеновского, тормозного и гамма-излучения.

Ионизационный метод регистрации излучений основан на регистрации ионов, образуемых ионизирующими излучениями в облучаемой среде. В качестве облучаемой среды используют газ, заключенный в ограниченном объеме, — ионизационном детекторе излучений. Применяю! три вида ионизационных газовых детекторов излучения: ионизационные камеры, пропорциональные счетчики, газоразрядные счетчики (счетчики Гейгера—Мюллера).

55. Радиометрические методы разведки

К ним относятся в основном гамма методы и эманационные методы. Эти методы используются на всех стадиях геолого-разведочных работ.

Гамма методы делятся на 2 группы:

1) Методы, применяемые для изучения радиоактивности горных пород по профилям или по площадям с целью выявления участков с повышенной естественной радиоактивностью. В эту группу методов входят пешеходная съемка, спектрометрическая съемка, аэрогаммасъемка и ДОПИСАТЬ. Основным недостатком этих методов является их небольшая глубинность. Достоинства ДОПИСАТЬ;

2) Методы радиометрического опробования, которые позволяют количественно оценить оруднение, т.е. определить мощность рудного тела и концентрацию в них радиоактивного элемента. В эту группу входят такие методы, как гамма каротаж скважин и гамма опробование по стенкам горных выработок.

Объектом поисков в обеих группах методов являются либо ореолы рассеяния, либо сами рудные тела, выходящие на поверхность. Ореолы рассеяния могут быть механические, солевые либо эманационные.

Пешеходная гамма съемка – основной метод поисков и разведки месторождений радиоактивных элементов. Она делится на поверхностную и шпуровую. Поверхностная съемка – съемка интенсивности гамма излучения на поверхности Земли вдоль определенного маршрута с регистрацией по отдельным точкам. Шпуровая выполняется на перспективных площадях, где ореолы рассеяния сильно ослаблены или практически отсутствуют из-за большой мощности покровных отложений. Выполняют ее в шпурах глубиной до 1м.

При пешеходной гамма съемке обычно изучают либо интенсивность гамма излучения, либо мощность экспазиционной дозы. Работы выполняют полевыми интегральными радиометрами.

Спектрометрическая гамма съемка выполняется для выявления природы аномалии, ДОПИСАТЬ. Суть ее состоит в измерении в трех энергетических окнах интенсивности излучения радиоактивных элементов урана, тория и калия, которые в каждом из энергетических окон дают соответствующий вклад. Измерения выполняют специальными приборами, называемыми спектрометрами – прибор, позволяющий получить энергетический спектр излучения. Спектр представляет собой распределение числа частиц по энергии.

Результаты работ гамма методов изображают в виде карт, карт графиков, либо графиков, на которых затем выделяют аномалии и выясняют их природы.

Эманационная съемка основана на изучении распределения радиоактивных газов (эманаций) в рыхлых отложениях. ДОПИСАТЬ. Этот радиоактивный газ выделяется из глубин Земли по разломам, зонам разуплотнения и зонам трещиноватости, следовательно, изучая распределение эманаций, мы можем изучать особенности геологического строения. Эманационную съемку выполняют с помощью приборов, называемых эманометрами. Эманометр включает в себя пробоотборник, детектор и измеритель. С помощью пробоотборника отбирается подпочвенный воздух, который подается в измерительную камеру, а затем производятся измерения. Результаты измерений представляют в виду графиков, карт графиков или карт распределения эманаций. Для выяснения природы полученной аномалии проводят раздельное определение радона и торона, основанное на различии в периодах полураспада радона и торона.

Гамма каротаж – метод исследования естественной радиоактивности горных пород по стволу скважины. Применяется в основном для выделения пластов, связанных с месторождениями радиоактивных руд. Выполняется специальными скважинными интегральными радиометрами. В результате получают диаграмму гамма каротажа, на которой выделяют аномалию и по этой аномалии определяют границ пласта и затем вычисляют содержание радиоактивного элемента в этом пласте.

Гамма ДОПИСАТЬ. и рассчитываем концентрацию радиоактивного элемента в пласте.

Радиоизотопные методы ДОПИСАТЬ, которое взаимодействует с горными породами и в результате этого взаимодействия образуются радиоактивные элементы, обладающие специфическими свойствами. Измеряя вторичное излучение, возникшее в результате взаимодействия, мы можем определять различные радиоактивные элементы, содержащиеся в породе, либо определять плотность горных пород и их влажность. Все радиоизотопные методы делятся на 2 группы по источнику первичного излучения: гамма методы и нейтронные методы. Но на практике в названии методом еще указывается и вид вторичного излучения, которое регистрируется детектором.

К гамма методам относятся в основном гамма ДОПИСАТЬ и определения концентрации некоторых тяжелых элементов, поэтому гамма-гамма каротаж делится на плотностной гамма-гамма каротаж и селективный гамма-гамма каротаж. ДОПИСАТЬ

Плотностной гамма каротаж основан на ослаблении пучка гамма квантов веществом ДОПИСАТЬ плотности вещества, т.е. чем выше плотность вещества, тем интенсивность ослабления пучка больше. Измерения выполняют специальными приборами, которые включают в себя зонд, внутри которого располагается источник и детектор, разделенные свинцовым экраном.

Селективный гамма-гамма метод применяется для опробования руд в обнажениях и горных выработках с целью определения концентрации таких элементов, как железо, ртуть, вольфрам, свинец, магний и т.п.

ДОПИСАТЬ. К этим методам относятся в основном нейтрон-нейтронный методо и нейтронный гамма метод.

Нейтрон-нейтронный метод. Его использование основано на том, что распространение нейтрона в горных породах зависит от замедляющих и поглощающих свойств горных пород. Замедляющие свойства горных пород определяются содержанием в них водорода, а поглощающие свойства горных пород зависят от содержания в них элементов с высоким сечением поглощения нейтронов. Эти особенности используются для определения влажности горных пород и концентрации элементов с высоким сечением поглощения нейтронов. ДОПИСАТЬ отдавая часть своей энергии атомам среды. Атом, имеющий избыток энергии, возбуждается и при переходе с возбужденного состояния в основное испускает гамма квант. ДОПИСАТЬ