42. Типы взаимодействия гамма квантов с веществом и их петрофизическая информативность.

γлучи представляют собой ульракороткое излучение с длиной волны от 0,1 нм и меньше. Возникают при естественных и искусственных превращениях ядер, при торможении и распаде заряженных частиц и аннигиляции пар.

По данным спектрометрии естественного гамма-излучения в обсаженных и необсаженных скважинах количественно определяются массовые содержания калия, урана, тория. Это позволяет производить детальное литологическое расчленение и стратиграфические корреляции разрезов; определять минеральный состав глин; количественно оценивать глинистость и фильтрационно-емкостные свойства коллекторов; выделять зоны, обогащенные тяжелыми минералами; прослеживать динамику обводнения пластов при контроле разработки месторождений, решать другие важные задачи

Проникающая способность γквантов больше проникающей способность βчастиц, т.к γ частица не несет зарядов(нет взаимодействия с электрическим полем др.заряженных частиц)и ее масса меньше, чем у альфа и бета частиц.

Гамма-излучение ослабляется в породах вследствие: фотоэффекта; комптоновского эффекта; образования пар; фотоядерных взаимодействий.

При фотоэффекте гамма-кванты взаимодействуют с электронной оболочкой атома. Возникающий фотоэлектрон уносит часть энергии гамма-излучения E=hv—Ео, где Ео— энергия связи электрона в атоме. Процесс идет при Е не более 0,5 МэВ. В результате фотоэффекта также возникает рентгеновское излучение. Сильная зависимость от Z позволяет использовать фотоэффект для количественного определения содержаний тяжелых элементов в горных породах (рентген-радиометрический и селективный гамма-гамма-методы).

При комптоновском эффекте гамма-излучение взаимодействует с электронами, передавая им часть энергии, и затем распространяется в горной породе, испытывая многократное рассеяние с изменением первоначального направления движения. Этот процесс возможен при любых энергиях гамма-квантов иявляется основным при 0,2<Е<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.

Процесс образования электрон-позитронных пар, возникающих из фотонов в тюле ядер атомов, наиболее вероятен для пород, содержащих тяжелые элементы при энергиях не менее 1,02 МэВ.

Таким образом, при различных энергиях гамма-кванты взаимодействуют преимущественно с различными мишенями: атомами, электронами, атомными ядрами.

Поскольку взаимодействие гамма-кванта с веще­ством является случайным процессом, разные кванты до своего по­глощения успевают пройти различное расстояние от источника. По мере удаления от источника поток квантов убывает с расстоянием тем быстрее, чем больше коэффициент ослабления μ, т. е. чем выше плотность среды и кон­центрация тяжелых элементов в ней. В результате в основном регистрируется гамма-из- лучение с энергией более 0,2 МэВ, а на интенсивность таких гамма- квантов не оказывает заметного влияния фотоэлектрическое погло­щение, а следовательно, и химический состав среды; показания ме­тода определяются комптоновским рассеянием и зависят лишь от плотности среды, окружающей скважинный прибор: чем больше плотность среды, тем меньше показания ГГМ-П.