Array

NHÓM 7
PHƯƠNG PHÁP
TÁN XẠ NGƯỢC
1
2
3
4
NỘI DUNG
Nguyên tắc
Phương pháp tán xạ ngược Beta
Phương pháp tán xạ ngược Gamma
5
Ứng dụng PP tán xạ ngược Beta
Ứng dụng PP tán xạ ngược Gamma
NGUYÊN TẮC
Tỷ lệ chùm tia tán xạ phụ thuộc vào bậc số nguyên tử, bề dày cũng như khối lượng của vật cần đo
Dựa vào cường độ chùm tia tán xạ, có thể xác định mật độ khối lượng cũng như bề dày của vật cần đo
TÁN XẠ NGƯỢC BETA
1) Cơ sở của phương pháp:
Hiệu ứng kích thích
Tán xạ ngược trực tiếp
Tia Beta
Hai kĩ thuật đo:
Đo trực tiếp cường độ tia Beta tán xạ ngược
Đo bức xạ điện từ do hiệu ứng bức xạ hãm hay khử kích thích trực tiếp từ vật đo ( lớp phủ) hoặc gián tiếp qua vật liệu khác gọi là bia làm nguồn phát tia X
Tán xạ ngược trực tiếp
Cơ sở phương pháp này:
Cường độ bức xạ tán xạ ngược phụ thuộc vào năng lượng hạt tới
Theo lý thuyết Neimann
(g/cm2)
(MeV)
Tán xạ ngược trực tiếp
2) Chọn nguồn phóng xạ:
Vì Isat tăng theo bậc số nguyên tử Z nên với cùng một nguồn năng lượng đã cho thì vật liệu có bậc số nguyên tử càng cao sẽ cho độ nhạy lớn
Tán xạ ngược trực tiếp
Độ nhạy của phương pháp này sẽ được khảo sát qua phổ năng lượng tán xạ ngược
Phổ của vật liệu Z lớn cho năng lượng trung bình cao hơn phổ của vật liệu có Z thấp.
3) Thiết kế hệ đo
Tán xạ ngược trực tiếp
4) Ứng dụng
a) Đo độ dày
Tán xạ ngược β rất có ích trong việc đo bề dày của các lớp mạ, lớp xi hay lớp phủ mỏng lên vật liệu có nguyên tử số khác với vật liệu đem phủ
Ứng dụng tốt nhất của tán xạ ngược β là đối với các vật liệu có bậc số nguyên tử cao
Đo bề dày của thiếc, kẽm phủ lên tấm thép
Đo bề dày của lớp plastic phủ lên kim loại
Đo bề dày của các lớp sơn
b) Phân tích thành phần các hỗn hợp
Phương pháp tán xạ ngược chùm tia β đã được sử dụng trong công nghiệp để xác định thành phần của các hỗn hợp, đặc biệt các thành phần là những phân tử khá giống nhau.
Ví dụ: như quá trình hóa dầu nơi mà các hỗn hợp hydrocacbon phải được phân tích
Thiết bị đo chùm tia β tán xạ đã được dùng để đo tỉ lệ hydro/cacbon
4) Ứng dụng
Đường đặc trưng của phân tích tỷ số H/C.
TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA
Nếu tia γ đập vào lớp vật chất thì ta sẽ có tia tán xạ ngược.
Đối với hiệu ứng quang điện, các electron phát ngược về phía sau sẽ bị hấp thụ mạnh trong vật liệu đến nỗi ảnh hưởng của nó có thể bỏ qua khi chiều dày lớp vật chất được tăng lên.
1) Cơ sở của phương pháp
TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA
Trong lý thuyết tán xạ:
TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA
: Albedo gamma
Albedo gamma là hàm phụ thuộc vào nhiều đại lượng vật lý, có hàm tổng quát:
E0 là năng lượng chùm tia tới
E là năng lượng tia phản xạ
(x, y) là tọa độ điểm tán xạ
2) Chọn nguồn phóng xạ
TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA
Cường độ bức xạ γ tán xạ ngược cũng là hàm của bề dày và cũng đạt đến giá trị bão hòa ứng với bề dày giới hạn nào đó
Việc lựa chọn nguồn tùy theo bề dày cần đo và bậc số nguyên tử Z của vật liệu.
Hình 2.6: Độ biến thiên cường độ theo bề dày của Am241 và Cs137.
TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA
3) Thiết lập hệ đo:
Đầu dò trong trường hợp này sử dụng khác nhau về năng lượng giữa bức xạ tới và bức xạ tán xạ ngược nên sẽ thực hiện với detector có thể lọc được bức xạ tới và bức xạ tán xạ ngược
Có hai phương pháp để thực hiện điều này
Thứ nhất là ta có thể trực chuẩn nguồn và đầu dò.
Thứ hai là ta có thể lựa chọn năng lượng của nguồn dựa vào phương trình:
Giới thiệu hệ máy đo tán xạ gamma trong công nghiệp
5) Ứng dụng:
Đo bức xạ gamma nhân tạo trong địa vật lý giếng khoan
Phương pháp gamma nhân tạo ?
Tùy thuộc vào cách thu nhận bức xạ mà người ta phân ra hai loại máy đo Karota mật độ:
Nếu ghi theo kiểu tích phân thì gọi là máy đo mật độ chung của đất đá.
Nếu ghi thêm phần vi phân thì gọi là máy đo mật độ thạch học
Đo gamma mật độ
Trong phương pháp này, chúng ta ghi toàn bộ các tia gamma sau khi đã tương tác với vật chất (dung dịch, đất đá, chất lỏng…) trong đó chủ yếu là các tia gamma ở mức năng lượng của hiệu ứng Compton.
Số lượng gamma khi đã tương tác với các thành phần vật chất và đi qua một khoảng cách nhất định nào đó bay đến ống đếm của máy giếng rồi được ống đếm ghi nhận là một hàm số phụ thuộc vào mật độ của các lớp đất đá xung quang giếng khoan
Từ phương trình (1.1) ta có thể viết:
Đặt BK=A thì
Đo gamma mật độ
Để loại trừ ảnh hưởng của vỏ bùn, người ta thiết kế máy có hai ống đếm với kích thước zond khác nhau
Số đo của zond lớn dùng để tính ra mật độ vỉa
Chỉ số của zond nhỏ dùng để hiệu chỉnh vỏ sét.
Hình: Sự phụ thuộc vận tốc đếm bức xạ vào mật độ vật chất
Đo gamma mật độ thạch học
Giống như phương pháp gamma mật độ nói trên phương pháp này cũng cho ta đường cong mật độ chung của đất đá
Cái mới ở đây là người ta ghi thêm thành phần gamma mềm (có năng lượng thấp) thành một kênh đo riêng
Chỉ số hấp thụ gamma theo hiệu ứng quang điện (Photoelectric Absorption Index) Pe
tỷ lệ nghịch với mật độ electron của vật chất xung quanh lỗ khoan
Tỷ lệ nghịch với cả mật độ electron lẫn hấp thụ quang điện
Đo gamma mật độ thạch học
Pe={A.[( INLT/INLC)-B]}-0.41
Tham số Pe là một hàm số phụ thuộc vào tỷ số giữa số đếm gamma năng lượng thấp INLT (từ 43 đến 79 KeV) và số đếm gamma có năng lượng cao INLC (từ 187 đến 536 KeV).
Pe=f(INLT/INLC)
Công thức tính Pe theo số liệu đo được là
Các hệ số A và B được xác lập trong quá trình chuẩn máy trên các mẫu chuẩn bằng nhôm và silicat.
xác định được “chỉ số hấp thụ quang điện” Pe của vật chất
xác định được thành phần thạch học của vật chất xung quanh lỗ khoan.
2) Đo độ rỗng của các vỉa đá theo đường cong Karota gamma mật độ
Phương pháp gamma mật độ (GGK) cho ta các đường cong sau:
Đường cong mật độ vỉa biểu kiến (L).
Hai đường cong chỉ số đo zond lớn và zond nhỏ.
Đường cong Pe (nếu là máy đo mật độ thạch học).
Người ta có thể tính được đường cong độ rỗng của các vỉa đất đá KP
Giả sử vỉa sạch, bao gồm phần xương (là các hạt rắn) và phần rỗng chứa các chất lỏng (nước vỉa).
m = mma+mf
L.V = ma.Vma+ f.Vf
Công thức trên được ứng dụng rất rộng rãi trong việc xác định độ rỗng của các vỉa đất đá trong ngành dầu khí.
Thank You !