Ядерная геофизика
Какую роль в геологии Земли играет тепло?
Тепловой поток, излучаемый Землёй, постоянно компенсируется количеством радиоактивных элементов, содержащихся в верхнем слое Земной оболочки толщиной 91 км. Основную роль в генерации тепла на Земле играет уран, торий и калий.
Назовите способы получения искусственных радиоизотопов.
В 1934 г. учёные Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли, что при облучении бора и марганца α – частицами образуются радиоактивные изотопы фосфора, азота и кремния – элементов, не имеющих естественных радиоактивных изотопов. В дальнейшем, облучая стабильные элементы α – частицами, протонами, дейтронами, нейтронами, были получены радиоактивные изотопы всех химических элементов, начиная от водорода и заканчивая ураном. Причём для большинства элементов получено несколько радиоактивных изотопов.
Почему явление радиоактивного распада положено в основу определения возраста ГП?
Т.к. процесс радиоактивного распада протекает с постоянной скоростью, не зависящей от окружающих физико-химических условий.
Какие требования предъявляются минералам и ГП при определении абсолютного возраста?
Должны отвечать условию сохранения в них радиоактивных элементов производства распада на протяжении всего времени существования. В момент образования минералов в них должны отсутствовать стабильные продукты распада радиоактивного элемента, по которому устанавливается возраст. Достаточно большого содержания радиоактивного элемента и конечного продукта распада (для точности измерения). Обычно эти требования соблюдаются только для хорошо сохранившихся минералов, не подвергавшихся выветриванию. Окончательное образование минералов, пригодных для определения возраста, приурочено преимущественно к процессу кристаллизации, деформации массы.
Какие методы применяются для определения возраста древних пород, молодых пород?
Молодые – радиоактивный метод.
Четвертичные – радиевый и иониевый методы.
Древние породы – свинцовый, гелиевый, аргоновый, стронциевый методы.
III. Методы измерения радиоактивности и аппаратура.
Какие явления положены в основу при регистрации радиоактивных излучений?
Регистрация излучений (импульсов) явление ионизации.
Объясните причину изменения величины ионизационного тока в паре областей вольтамперной характеристики.
При отсутствии измерений газ является изолятором тока между электродами. При прохождении заряженной частицы происходит ионизация молекул газа, он становится проводником и в цепи индикатора появляется ток.
При очень малом напряжении U – скорость ионов и электронов мала; значительная часть их успевает рекомбинироваться, т.е. воссоздастся в нейтронах молекулы, не доходя до электродов.
С увеличением U – скорость ионов возрастает, потери на рекомбинацию снижаются, т.е. практически все ионы достигают электродов. Ток насыщения не зависит от изменения напряжения. Он равен общему заряду электронов и ионов, образуется в единицу времени.
Рост тока с увеличением напряжения в области пропорциональности связан с увеличением напряжённости поля до времени, при котором электроны между двумя соударениями молекул успевают потратить энергию, достаточную для их ионизации, происходит вторичная ионизация – возникает лавинообразующее размещение зарядов – газовое усиление (К – коэффициент газового усиления зависимости). Затем пропорциональность нарушается, чем выше первичный заряд, тем ниже К. Далее ток совсем не зависит от интенсивности первичной ионизации. Здесь для возникновения мощного газового разряда достаточно появиться одной ионной паре. Импульс тока на выходе индикатора зависит лишь от напряжения на нём, но не зависит от первичного заряда и энергии регистрированной ядерной частицы – образовалась область Гейгера Мюллера.
При дальнейшем увеличении напряжения наблюдается пробой газа. Самостоятельный газовый разряд возникает даже без наличия излучения, благодаря выравниванию мощности.
Для регистрации каких излучений применяются счётчики Гейгера-Мюллера ионизационной камеры?
Индикаторы работающие в области насыщения – ионизационные камеры. Они определяют средний ток от действия большого числа частиц или отдельно регистрируют таковые импульсы от каждой частицы, проходящей через камеру. Для регистрации α – частиц.
Счётчики Гейгера-Мюллера – γ-квантов, α и β-частиц.
Сцинтиляционные счётчики – γ-кванты.
Пропорциональные счётчики – позволяют проводить спектрометрию.
Что понимают под эффективностью счётчика? Какова эффективность счётчика Гейгера-Мюллера? Сцинтиляционного счётчика?
Эффективность – соотношение числа частиц, зарегистрированных детектором, к полному числу частиц, попадающих в объём детектора (100%).
Эффективность счётчиков Гейгера-Мюллера – мала к γ-квантам за счёт поглощения их в корпусе счётчика, в результате чего образуются быстрые электроны или пара электрон-позитрон. Чтобы эти частицы могли попасть внутрь счётчика, толщина стенки должна быть не более нескольких мм, иногда вероятность поглощения γ-квантов (эффективность) Е, не > 1-2%. При постоянном помещении катода d E при энергии более n·10-1 МэВ растёт с увеличением энергии γ-кванта.
Вероятность регистрации α и β – частиц при условии их попадания в рабочий объём счётчика практически равна 100 %.
Сцинтеляционные счётчики – эффективность регистрации γ – квантов (до 30 – 50 % и более). Эти счётчики используются для регистрации γ-квантов, реже нейтронов и β-частиц, ещё реже α-частиц.
Какие требования предъявляются к рабочим характеристикам счётчиков Гейгера-Мюллера?
При сравнительно небольших напряжениях на электродах необходимо получить увеличение k газового усиления. Для этого применяют цилиндрические счётчики с очень тонким анодом.
направленность электрического поля между электродами обратно пропорциональна распространению r от его оси, r и 
радиусы катода и анода, и напряжение на счётчике. Напряжения питания не превышает 103В (и даже 250 и 400 В).
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7