5. Четырехэлектродная симметричная установка. Принцип действия и аппаратура.
AM=BN, AN=BM
Питающие (токовые) электроды-электроды, через который подают электрический ток генераторами. Подают ток, измеряют разность потенциала и по формуле расчитывают УЭС.
Симметричная четырехэлектродная установка AMNB в настоящее время является наиболее распространенной. В ней приемные заземления расположены на прямой, соединяющей питающие заземления симметрично относительно центра отрезка A3.
Если расстояние между приемными заземлениями rMN меньше одной трети расстояния между питающими заземлениями rAB (rMN <1/3 АB), такая установка называется установкой Шлюмберже, при этом условии отношение DUMN / rMN можно с достаточной точностью считать равным напряженности электрического поля в центре установки, т.е. считать её предельной. Если rАМ = rMN = rNВ = а, то такая установка называется установкой Венера.
При каротаже ВП применяют ту же четырехэлектродную установку AMNB, что и при каротаже сопротивлений. Если через токовые электроды А и В, пропустить постоянный ток и разомкнуть цепь этих электродов, электрическое поле исчезнет не сразу, а между измерительными электродами М u N будет наблюдаться быстро убывающая со временем остаточная разность потенциалов. Эту разность потенциалов называют вызванным потенциалом, а создающее ее поле - вызванной поляризацией. Образование вызванных потенциалов объясняется тем, что под действием электрического поля на контакте руды с вмещающей горной породой возникает разность потенциалов, так как проводимость руды электронная, а породы - ионная. Против вкрапленных руд получаются большие аномалии ВП, что связано с большой суммарной поверхностью частичек руды.
Для измерения удельного электрического сопротивления грунта применяют четырехэлектродную установку с использованием потенциометров и
компенсаторов. |
|
|
|
|
|
|
Для |
изучения |
электрического |
сопротивления |
пород |
в |
скважине |
применяется четырехэлектродная установка с электродами А, М, N, В. Через токовые электроды А и В, в скважину и окружающие породы вводится ток, создающий электрическое поле.
Принцип работы
Цель метода — измерить кажущееся сопротивление в воображаемой точке О. Вблизи неё в грунт забивают два измерительных электрода (их называют приёмными). Между ними измеряют потенциал, сами электроды обозначают буквами M и N. Так как естественных электрических токов в грунте нет, то эти токи необходимо создать на время измерения искусственно — для этого на некотором расстоянии от точки измерения размещают ещё два электрода, которые соединяют с генератором электрического тока. Эти электроды называют питающими и обозначают буквами A и B. Часть тока, стекающего с них, «теряется» в породе из-за её сопротивления, а его величина как раз и влияет на потенциал, который снимают с электродом M и N.
Всю комбинацию электродов A, B, M, N, а также точки O, генератора тока и соединительных проводов называют установкой ВЭЗ. В данном случае слово «установка» по смыслу является синонимом к слову «прибор» или «оборудование».
Несмотря на кажущуюся грубость метода, его точности вполне хватает для практического использования, а глубинность исследования достаточно большая. Естественно, что ток будет стремиться в массе своей идти от электрода A к электроду B самым кратчайшим (в электрическом смысле слова) путём, но глубину его проникновения можно увеличивать, увеличивая расстояние между этими электродами.
Суть метода как раз и заключается в том, что возле точки О проводят несколько измерений подряд при различных расстояниях между питающими электродами AB. При первом из них электроды A и B стоят относительно близко к ней, при втором их вытаскивают и относят дальше, снова забивая в землю. Затем операция повторяется снова и снова, а максимальный разнос иногда может достигать многих километров! После завершения измерений точку О переносят в новое место и измерения повторяются.
При измерениях необходимо следить, чтобы соотношение между расстоянием AB и MN не было слишком большим (не более 20), в противном случае измеряемое на MN напряжение будет слишком маленьким и, как следствие, уровень помех будет слишком большим. Чтобы избежать этого, иногда увеличивают разнос MN. (википедия)
Аппаратура
Установка Шлюмберже, установка Веннера; Четырехэлектродные установки с приборами типов МС-08 и ЭП-1 и М416
ТЫК
+ Электропроводность минералов и горных пород
+ Аппаратура приборы электроразведки
1. Дайте определения терминам «радиоактивность» и «активность»? Что входит в понятие естественная радиоактивность?
Акти́вность радиоакти́вного исто́чника — число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени. Удельная активность — активность, приходящаяся на единицу массы вещества источника. Объёмная активность — активность, приходящаяся на единицу объёма источника.
(второе определение) Активность – скорость радиоактивного распада (число ядер, распадающихся за единицу времени). Измеряется в бекерелях [Бк] и кюри [Ku]
Активность, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной
активностью
Связана ли активность с кол-вом оставшихся ядер? Активность при 100 ядрах, 200, 300, 400 будет одинакова или будет меняться? Если у нас нет ядер, то активность=0, у нас нечему распадаться, + у нас период полураспада всегда одинаковый, активность будет существовать только тогда, когда существуют ядра. Активность зависит от кол-ва ядер, кол-во ядер не зависит от активности. Сколько бы ядер у нас не было, у нас период полураспада всегда будет одинаковый. Возьмем 64 ядер, период полураспада 1с, половина атомов (32) за секунда распалась, осталось 32 атома, соответственно активность будет =16 Бк. Если осталось 16 атомов, то активность=8. Ответ: Чем больше оставшихся ядер-тем больше активность.
РАДИОАКТИВНОСТЬ — самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения. Явление самопроизвольного распада ядер (у нас есть ядра стабильные, которые не распадаются-Fe, Al, H… есть ядра, которые распадаютсяесли гвоорить о естественной радиоактивностиуран238, торий232, калий40.
Естественная радиоактивность — это самопроизвольный распад атомных ядер, встречающихся в природе.
Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, полученных искусственным путем посредством ядерных реакций.
Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения.
Естественными источниками радиации являются: - земная радиация;
-космические лучи; Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы. Это первичное космическое излучение. При взаимодействуя с атмосферой Земли образуется вторичное излучение.
-радон; Наиболее весомым из всех естественных источников радиации (рис. 11.2.) является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха)
–222 (222Rn).
-внутреннее облучение. В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят 40К, 87Rb, и нуклиды рядов распада 238U и 232Th
https://vuzlit.ru/381461/ponyatie_printsipy_estestvennoy_iskusstvennoy_radioaktiv nosti Прочитать про естественную радиактивность больше.
(Доп) Явление радиоактивности открыл физик А.Беккерель в18961896г оду: было обнаружено, что соли урана испускают неизвестное излучение, имеющее способность проходить сквозь препятствия и вызывать почернение фотоэмульсии. А спустя пару лет
физики М. и П.Кюри зафиксировали |
радиоактивность тория |
и открыли два новых |
радиоактивных элемента – полоний21084 |
PoPo84210 и радий22688 |
Ra |
|
ТЫК |
|
2.Какие Вы знаете виды радиоактивных распадов. Приведите примеры.
1.α–распад – испускание атомным ядром α-частицы. Распад при котором вылетает альфа частица, альфа частица-это ядро гелия. Выделяется гамма квант.
При объединении двух протонов и двух нейтронов в альфа-частицу ядерные силы в подобном сочетании (между нуклонами частицы) являются наиболее крепкими, а связи с другими нуклонами слабее, поэтому альфа-частица способна "выйти" из ядра. Вылетевшая альфа-частица уносит положительный заряд в 2 единицы и массу в 4 единицы.
В результате альфа-распада радиоактивный элемент превращается в другой элемент, порядковый номер которого на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы, меньше.
2. β–распад – испускание атомным ядром электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, поглощение ядром атомного электрона с испусканием нейтрино. Распад при котором вылетает электрон (бета частица)-бета минус распад. Калий претерпевает либо бета распад, либо электронный захват. При бета распаде из калия40 с зарядом 19 вылетает электрон(бета частица) с зарядом -1 и образуется кальций40 с зарядом 20. (действует закон сохранения заряда: 20-1=19)
Так как электронов в ядрах нет, то появление бета-лучей из ядра атома можно объяснить способностью нейтронов ядра распадаться на протон, электрон и антинейтрино. Появившийся протон переходит во вновь образующееся ядро. Электрон, вылетающий из ядра, и является частицей бета-излучения.
Такой процесс распада нейтронов характерен для ядер с большим количеством нейтронов.
В результате бета-распада образуется новое ядро с таким же массовым числом, но с большим на единицу зарядом.
3. е–распад – при e-захвате ядро поглощает один из электронов атомной оболочки (обычно из ближайшей к нему K-оболочки), испуская нейтрино. Ядро поглощает электрон и становится аргоном. Калий распадается в 88% случаев на кальций и в 12% на аргон (когда идет захват электрона).
Естественная радиоактивность горных пород, изучаемая методами радиометрии, обусловлена 3-мя радиоактивными элементами: U238 с продуктами распада, Th232 с продуктами распада и K40.
+ из интернета: (нафиг не надо, в лекции про это не говорит)
Для того чтобы происходил α-распад, необходимо, чтобы масса исходного ядра M(A,Z) была больше суммы масс конечного ядра M(A-4, Z-2) и α-частицы mα:
M(A,Z) > M(A-4, Z-2) + mα.
Энергия, освобождающаяся при α-распаде, обычно заключена в интервале 2 – 9 МэВ, и основная её часть (» 98%) уносится α частицей в виде её кинетической энергии. Оставшиеся 2% - это кинетическая энергия конечного ядра. Периоды полураспада α-излучателей изменяются в очень широких пределах: от 5·10-8 с до 8·1018 лет. Столь широкий разброс периодов полураспада, а также огромные значения этих периодов для многих α-радиоактивных ядер объясняется тем, что α-частица не может «мгновенно» покинуть ядро, несмотря на то, что это энергетически выгодно. Для того чтобы покинуть ядро, α-частица должна преодолеть потенциальный барьер.
Если α-распад наблюдается только в случае самых тяжелых и некоторых редкоземельных ядер, то β радиоактивные ядра гораздо более многочисленны и имеются во всей области значений массового числа A, начиная от единицы (свободный нейтрон) и кончая массовыми числами самых тяжелых ядер.
Главной особенностью β-распада является то, что он обусловлен слабым взаимодействием. Бета-распад – процесс внутринуклонный. В ядре распадается одиночный нуклон.
При e-захвате ядро поглощает один из электронов атомной оболочки (обычно из ближайшей к нему K-оболочки), испуская нейтрино.
Изменения состояний атомных ядер, сопровождающиеся испусканием или поглощением γ-квантов, называют γ-переходами. Периоды полураспада для γ-переходов изменяются от 10-19 с до 1010 лет. Энергии γ-переходов изменяются от нескольких кэВ до нескольких МэВ.
ТЫК
3. Дайте определение и назовите единицы измерения констант радиоактивных превращений: постоянной распада λ, периоду полураспада Т. Каковы соотношения между ними?
ПОСТОЯННАЯ РАСПАДА (λ) — статистическая вероятность распада атома за единицу времени; П. р. обратно пропорциональна средней продолжительности жизни (τ) атома изотопа.
Как и период полураспада она является индивидуальной характеристической величиной каждого вида (сорта) распада [λ], −1.
Связана с периодом полураспада Т½ соотношением λ= 
П. р. — величина постоянная для каждого радиоактивного изотопа и одна из основных его характеристик (константа распада).
ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА (T) − период, в течение которого первоначальное количество атомов радиоактивного изотопа вследствие распада уменьшается вдвое. Измеряется в секундах.
T1/2 = ln2/λ=0.693/λ = τln2.
+
Постоянная распада и период полураспада связаны между собой? Связана обратно пропорционально, потому что происходит за единицу времени (секунда в -1).
ТЫК