地球物理仪器论文

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1、.地球物理仪器论文题目：学院名称：专业班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章：绪论第二章：仪器所对应方法简介第三章：传感器原理与参数第四章：电路原理与方框图第五章：仪器工作过程及注意事项第六章：FD-3017仪器简介第一章：绪论1.1放射性现象放射性现象对于我们早已不陌生，岩石里、食物内、空气中，到处都存在放射性。放射性现象就是不稳定的核素自发地放出粒子或γ射线，或在轨道电子俘获后放出X射线，或产生自发裂变的过程。我们知道，原子由原子核和其外围绕的电子组成，原子核由质子及中子组成，质子与电子的数目相等，使原子呈中性。

2、通常用AZX表示核素，X为元素的化学符号；A为质量数，等于质子和中子质量的总和，Z为原子序数，等于质子的数目。例如氢有三个核素：氢、氖、氖，分别记作11H，21H，31H，它们是同位素。同位素是质子数相同，而中子数不相同的核素。从构成万物的一百多种元素来看，已经发现了2000多种核素，其中280多种核素是稳定的。在不稳定的核素中有60多种是天然放射性核素，其中主要在Z＞83的元素里，而余下的为人工放射性核素。天然放射性核素发生核衰变时，会放出α、β、γ射线，人工放射性核素还可以辐射出质子或中子等。天然放射性核素自发地

3、衰变，一般不受温度、压力的影响，并且按指数规律变化，若某时刻t时的放射性原子核数目为N（t）,则其与初始N0时具有的放射性原子核数目N。之间有下面的关系：N（t）=N0e-λt（1-1）λ称为衰变常数，和原子核的性质有关，不同的原子核有不同的λ，衰变常数的物理意义是单位时间内一个原子核发生衰变的概率。它反映的是衰变的速度，λ愈大，则衰变率愈大，衰变速度愈快。通常用半衰期T1/2来表示衰变的速度或元素的寿命。半衰期就是放射性元素原有的原子衰变一半所需要的时间。例如238U的半衰期T1/2=4．51*109a,从若原有1

4、000万个原子，则经过4．51*109a后将剩下一半，约500万个，再经过4．51*109a又剩下一半．约为250万个；而不是经过一个半衰期剩下了一半，再经过一个半衰期的时间另一半就衰变完了。实际上，历时10个半衰期，原有的原子还剩下于分之一左右。半衰期和衰变常数有下面的简单关系：T1/2=ln2/λ（1-2）各种放射性核素的半衰期差别很大，例如氡的三个放射性同位素：222Rn（氡）、220Rn（钍射气）、219Rn（锕射气）虽然同为惰性气体，但半衰期差别很大，分别为3．825d，55．6s和3．96s，利用半衰期的

5、差别就可以把它们区分开来。虽然不同放射性核素的半衰期或衰变常数为一确定数值，基本上不随化学或物理状态而改变。但是在放射性测量时我们将会发现，测量条件虽未变化，而所得结果并不完全一样，即放射源每单位时间内发生衰变的原子数目是不相同的，时多时少，有起有伏。例如第一次读数为每分钟100次衰变，条件完全相同，第二次读数可能为每分钟97次衰变，第三次读数却为每分钟108次衰变，……，前后读数相差不少，这是其他许多测量（长度测量、重量测量等）中未见到过的，这种现象称为放射性衰变的统计涨落。出现这种现象的原因在于放射性原子核的衰变

6、是自动发生的，哪一个原子核发生衰变是带有偶然性的，谁先衰变，谁后衰变无法确定。因此，对一具有大量原子的放射源，在某一时刻会有较多的原子核衰变，而另一时刻则有较少的原子核衰变，这样便使观测结果有了起伏涨落。实验及理论均已证明，放射性测量的数据虽有涨落，但比较集中地在某一个范围内波动。例如进行了1000次观测，平均值N=400，数据出现在N士√N范围内的数占68．3％，即有683次数据出现在400士20范围内（380～420之间），而超过N士√N这个范围的数据占31．7％，即约有317次的结果不在380～420这个范围内

7、。出现在N士2√N范围内的概率是95．5％；出现在N士3√N范围内的概率是99．7％。人工放射性探测与天然放射性测量一样，都具有放射性统计涨落现象，并符合上述规律。1.2射线与物质的相互作用1.2.1α射线和物质的相互作用为了便于掌握放射性测量仪器的工作原理，下面按照不同类型的射线介绍射线和物质相互作用的有关知识。α射线是由α粒子组成的。α粒子就是快速运动的氦核，它是一个稳定的原子核，α粒子是在不稳定原子核发生α衰变时放射出来的。天然放射性核素衰变时放射出的α粒子的动能约在4～10MeV之间。α粒子质量较大，所以它的

8、速度比光速低很多，能量为10MeV的α粒子，其运动速度约为光速的1/10。由一定的放射性核素辐射出来的α粒子能量是一定的，如：214Po(RaC’)辐射出的α粒子能量为7．68MeV，212Po(ThC’’)放出的粒α子能量为10．54MeV。在同时还辐射出γ射线时，一般辐射出不止一种能量的粒α子，226Ra衰变时伴有γ辐射，它的α粒子有两种能