核物理基础stu课件

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1、核辐射测井物理基础核辐射测井物理基础吴文圣吴文圣 Phone:89733310/ E-mail: 地点：综合科研楼8112 2 原子核物理的基本知识原子核物理的基本知识l主要介绍一些原子核物理的基本概念，放射性和放射性射线，放射性衰变及衰变规律，伽马射线与物质的相互作用，物质吸收伽马射线的规律，中子与物质的相互作用。原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子电荷电荷+10-1实际质量实际质量1.672610-27kg1.674810-27kg相对质量相对质量1.0071.008(1.674810-27) kg1836原子的构成核电荷数（核电荷数（Z） 质子数质子数 = 电子数电子数原

2、子序数原子序数 = 原子核半径小于原子半径的万分之一，体积占原子体积原子核半径小于原子半径的万分之一，体积占原子体积 的几千亿分之一。的几千亿分之一。（带正电）（带正电）（带负电）（带负电）不显不显电性电性原子的质量集中在原子核原子的质量集中在原子核=Z 个个（AZ）个）个Z 个个质量数 将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，叫质量数。数值加起来，所得的数值，叫质量数。原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子原子（原子（ ）XAZ 质量数质量数（A）= 质子数质子数（Z）+ 中子数中子数（N）原子核的质量几乎等于整个

3、原子的质量；质子带正电荷，中子近乎为中性粒子；质子数（也称为原子序数原子序数Z Z）等于核外电子数；质子数Z与中子数N之和称为质量数质量数A A；原子核的电荷数 = 质子质子Z = 原子序数 = 原子核外电子数 。l原子的表示方法l原子质量单位：是以碳的同位素12C为标准确定的，即1个原子质量单位u为12C静止质量的1/12，也就是1u=mc/12=1.66056610-27kg。l质子质量为：1.00758u。l中子质量为：1.00887u。XAZ元素符号原子序数质 量 数XA定义：定义：具有特定原子序数（即质子数或核电荷数）、质量数（即核子数）和核能态，而且其平均寿命长到足以被观察到（一般

4、长于10-10s）的一类原子。另一种定义：具有一定数目的质子数和中子数，且处于同一能态的一类原子。核素可以是稳定的，也可以是不稳定的。目前已经知道的核素大约有2700种，其中约300种是稳定的，其余是不稳定的，即放射性的。 四、核素四、核素 H11五、同位素五、同位素H21H31l元素的丰度可以用列表法或作图法给出。在列表或作图时，通常都把硅(Si)的丰度值取为10，其他核素的丰度值按比例确定。作图时，通常取核素的质量数为横坐标，丰度值为纵坐标，用折线或曲线把图中的点连起来，所得的曲线称为元素的丰度曲线。它反映元素按质量数的分布规律某种核素在其天然同位素混合物中所占的原子核数目的百分比称为该核

5、素的丰度六、丰度六、丰度l能态：能态：l基态：基态：l激发态：激发态：七、能态、基态和激发态七、能态、基态和激发态原子核处于不同的能量状态。能量最低的状态。处于比基态高的能量状态。l放射性定义：核素按有无放射性可分为：核素按有无放射性可分为：l放射性核素：l稳定核素：八、放射性八、放射性原子核自发发射各种射线的性质。原子核能自发发生变化的核素 。不能自发发生变化的核素 。l放射性核素发射的射线有三种：l、和射线。九、放射性射线及性九、放射性射线及性质质放射源铅盒照相底片 l 射线：射线：l由高速运动的氦原子核（称为粒子）组成的。它的穿透能力最低（在岩石中只有0.001cm），但电离作用最强。l

6、原子核自发发射粒子的转变，称为 衰变。衰变。发生衰变，原子核原子序数Z减少2，质量数A减少4。l在核辐射测井中，利用粒子与某些原子核的相互作用可制造中子源。l 射线：射线：l是高速运动的电子流。它的穿透能力比射线强(在金属中为0.09cm)，但电离作用比粒子弱。l原子核自发发射射线的转变，称为衰变。发生衰变后，原子核的原子序数改变一个单位，质量数不变。l在核辐射测井中，利用某些发射射线的核素作为井间监测示踪剂。 l 射线：射线：l是波长很短的电磁波。它的穿透能力最强，电离作用最弱。l原子核自发发射射线的转变，称为衰变。发生衰变后，原子核的原子序数和质量数均不变。l射线能穿透几十厘米的地层、水泥

7、环、套管和下井仪器的外壳。这一特性使得它成为核辐射测井主要得探测对象。 l1 1、定义：、定义：原子核自发的放出各种射线而转变为另一种核素的过程。十、放射性衰变十、放射性衰变l原子序数大于83(铋Bi)的所有天然存在的元素,它们的原子核都是不稳定的，都会发生衰变；原子序数小于83的天然元素也有一些不稳定，发生衰变。l这里有两个概念：这里有两个概念：l母核：母核：衰变前的原子核。l子核：子核：衰变后剩余的余核。l设及到三个主要过程即：设及到三个主要过程即：l衰变、衰变或衰变l2 2、 衰变表达式：衰变表达式：l特点：特点： 衰变主要发生于重核,绝大多数衰变发生于A200的重核。但不等于A200都

8、能发生衰变。XA-4ZYAZ-2+He24l3 3、 衰变表达式：衰变表达式：XAZYAZ+1+e-+v_XZAYZ-1A+e+v_-衰变：+衰变：l特点：特点：l中子数过多发生衰变，质子数过多发生+衰变。l粒子的能量是连续能量，能谱连续分布。l几乎所有的放射性核素都存在衰变4 4、 衰变衰变l定义：定义：原子核由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时，放出射线的衰变过程称为衰变 .l原子核的退激退激，必然伴随有射线的放出， 射线的能量就等于相应的核能级之间的能量差能量差。lX X射线射线产生于原子内层电子的跃迁跃迁，它与 射线的差别在于能量和产生的方式不同而已。l放射性衰变过程是由核内扰动影响

9、而发生的，与外界条件无关；l有些原子核衰变释放一种或二种射线，有些却同时释放三种射线；l原子核衰变规律与放出射线的种类无关，与外界环境无关。5 5、放射性衰变的特点、放射性衰变的特点l如果我们用N(t)表示时刻t存在的原子核数，那么在时刻t到t+dt之间发生衰变的原子核数dN就应当和N(t)及dt成正比，即 -dN=N(t)dt 十一、简单放射性衰变的基本规律十一、简单放射性衰变的基本规律l对上式积分并令t=0时的原子数为N0，则有：l这就是原子核衰变的基本规律：这就是原子核衰变的基本规律：原子核衰变遵循指数衰减规律。l原子核衰变的指数规律是原子核本身固有的性质，只和它的内部状态有关。外界因素

10、如高温、高压、强磁场、电场等都不能改变原子核这种指数衰变特性。 l不同的放射性核素的不同，即衰变速度不同。 N(t)=N0e-t l必须指出：原子核衰变规律是一个统计性规律统计性规律，只有在原子核的数目足够大时才是正确的，否则没有意义。l这是因为核衰变是自发的，对于一个核来讲纯属偶然，只有大数目的原子核才遵循统计规律。l定义：定义：衰变规律公式中的常数，反映了原子核衰变速度的快慢，称之为衰变常数。l表达式：表达式：l-dN/dtdN/dt的意义：的意义：表示在时刻t的单位时间内发生衰变的原子核数，它与当时存在的原子核数N(t)成正比的。十二、衰变常数十二、衰变常数=dNdt/N(t)_l衰变常

11、数衰变常数 的确切物理意义的确切物理意义 ：表示一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。l衰变常数衰变常数 量纲量纲 ：T-1，通常用秒-1或分-1。l不同的放射性核素具有不同的衰变常数。指数衰减规律反映了原子核衰变的“共性”，衰变常数反映了各种原子核的“个性”。 l定义：定义：放射性原子核衰变到数量减少一半所经过得时间。 l表示符号：表示符号：T1/2l意义：意义：表示原子核衰变的快慢。lT1/2和都表示原子核衰变的快慢。十三、半衰期十三、半衰期l那么二者之间有什么关系呢？那么二者之间有什么关系呢？由半衰期的定义知：由衰减的规律公式有：当t= T1/2N=N02N=N02=N0e-T1/2T1

12、/2=ln2=0.693l可见：可见：原子核的半衰期与衰变常数成反比关系，即半衰期长，衰变常数就小；半衰期短，衰变常数就大。 l原因：原因：在单位时间内发生衰变的几率越大，原子核得衰变就越快，原子核总数减少一半的时间自然也就越短。 l定义：定义：就是指一种放射性原子核平均能够生存的时间，通常用表示。 l求取方法：求取方法：由衰减规律公式知由衰减规律公式知：l在时刻t的一个极小时间间隔dt内，发生衰变的原子核数为Ndt；l可以认为有Ndt个原子核生存的时间（即寿命）是t，即这些原子核的寿命之和为tNdt。十四、平均寿命十四、平均寿命如果t=0时的原子核数为N0 ，则原子核的总寿命原子核的平均寿命

13、为：0dttN001dttNNN=N0e-t 10dttet693. 02/1T2/144. 11Tl定义：定义：把单位时间内一个放射源发生衰变的原子核数称为放射性活度，也称放射性强度，通常用符号A表示。 十五、放射性活度十五、放射性活度dtdNNAA=N=A=N=N0e-t =A0e-t lA0称为初始放射性活度。l放射性活度的单位：放射性活度的单位：由于历史原因，习惯上采用居里（Ci）作为放射性活度单位。它的定义是：一个放射源如果在每秒内产生3.71010次衰变，这个放射源的放射性活度即为1居里，即 放射性活度的国际单位是贝可勒尔，简称贝可，记作Bq。它的定义是：放射源每秒产生一次衰变为1

14、贝可，1Bq=1s-1。 二者关系：二者关系： 1Ci=3.7l例例1 1：已知：已知226226RaRa的半衰期为的半衰期为1600y1600y，问，问1g 1g 226226RaRa的放射性活度是多少贝可勒尔？的放射性活度是多少贝可勒尔？l解：解：T1/2=1600365243600=5.041010s；=0.693/T1/2=1.37510-11s-1N=(m/M)NA=(1/226)6.0221023=2.6651021A=N=3.6641010s-1=3.6641010Bqn例例2 2：已知：已知222222RnRn的半衰期为的半衰期为3.82d3.82d，问，问1 1CiCi和和1

15、000Bq1000Bq的的222222RnRn质量分别是多少？质量分别是多少？n解解T1/2=3.82243600=3.3105s；=0.693/T1/2=2.110-6s-1ANMmNAANMmAkgm151105 . 6kgm1621076. 1l定义：定义：l表达式：表达式：l意义：意义：十六、比放射性活度十六、比放射性活度单位质量放射性物质的放射性活度。即放射源的放射性活度与其质量比，也称比活度，用a表示。a=A/m (Bq/g 或或Ci/g) 。a a的大小表示放射源纯度的高低。的大小表示放射源纯度的高低。n例例1 1：已知：已知131131I I的半衰期是的半衰期是8.04d8.0

16、4d，计算其比发射性，计算其比发射性活度。活度。mAa mNmAaANMmN ANMaa=1.25105(Ci g-1)n例例2：实验室测得纯：实验室测得纯235U样品的比放射性活度为样品的比放射性活度为80Bq.mg-1，试求，试求235U半衰期。半衰期。ANMaaMNTA693. 02/13 核辐射测井的核物理基础本章主要介绍：l伽马射线与物质的相互作用l中子与物质的相互作用l射线与物质发生各种相互作用都有一定的几率，通常用截面这个物理量来表示作用几率的大小，其定义是： 射线与物质相互作用的几率射线与物质相互作用的几率=NINs单位时间内发生的核反应数单位时间内发生的核反应数单位时间内入射

17、粒子数单位时间内入射粒子数单位面积的靶核数单位面积的靶核数=第一节第一节 伽马射线与物质的相互作用伽马射线与物质的相互作用l 的确切物理意义是：的确切物理意义是：一个入射光子与单位面积上一个靶原子发生作用的几率。l单位：单位：它具有面积的量纲。一般用10-24cm2作为的单位，称为靶恩（b）。l截面仅反映射线与物质相互作用几率大小的一个物理量，但不表示原子或原子核的真实几何截面 。l如果光电效应截面用ph表示，康普顿散射截面用c表示，电子对效应截面用p表示，则总截面为： pcphl光电效应定义：光电效应定义：当一个光子与物质原子中的束缚电子作用时，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之脱离原子

18、而发射出去，而光子本身被全部吸收，这个过程称为光电效应 。l由光电效应发射出来的电子称为光电子。由光电效应发射出来的电子称为光电子。l光电效应只有在束缚电子束缚电子上发生，电子在原子中被束缚得越紧越紧，就越容易越容易发生光电效应？ 二、光电效应二、光电效应l光电子的能量：光电子的能量：由能量守恒定律知，光电子能量Ee为lhv为入射光子的能量；lEi为第i壳层电子的结合能。 Ee=hv_Eil 光子与原子发生光电效应的截面（即几率）与入光子与原子发生光电效应的截面（即几率）与入射光子能量的关系：射光子能量的关系：入射光子能量hv很高时，截面ph很小。因为电子在原子中束缚程度的大小是与入射光子的能

19、量相比较而言的。当入射光子的能量很高时，相对来说，电子的束缚程度就很低，所以截面就很小。l发生光电效应的截面原子序数的关系：发生光电效应的截面原子序数的关系：对于同一能量的入射光子来说，物质的原子序数越高，光电效应截面越大。因为原子序数高，电子在原子中束缚程度也就高，所以截面就大。光电效应截面与作用物质的原子序数有着强烈的依赖关系。这就是岩性密度测井利用光电效应判断地层岩性这就是岩性密度测井利用光电效应判断地层岩性的依据。的依据。一般发生在原子内壳层的几率最大。对一般发生在原子内壳层的几率最大。对K K壳层，光壳层，光电效应的截面电效应的截面 PhPh为：为：7/ 25201520Z h h

20、m C Kph 探测器应选用尽可能高探测器应选用尽可能高Z Z的物质作为介质的物质作为介质l1 1）康普顿效应：）康普顿效应：当入射光子能量增高后，光电效应逐渐减弱，康普顿效应成为光子损失能量的主要方式。在康普顿效应中，入射光子与原子的核外电子发生弹性碰撞，把一部分能量转移给了电子，使电子脱离原子成为反冲电子，损失能量后的光子则朝另一个方向散射出来。 三、康普顿效应三、康普顿效应(compton effect)l康普顿效应不仅在束缚电子上可以发生，而且在自由电子上也可以发生。正因为如此，康普顿效应大多是在原子的外层电子上发生。3 3）康普顿散射截面）康普顿散射截面 c c = Z = Z ce

21、ce ( (总截面等于各壳层的电子散射总截面等于各壳层的电子散射 截面之和。）截面之和。） 能量比较低时能量比较低时: : 入射入射 能量比较高时能量比较高时: : 式中，式中，r r0 0 为电子的经典半径。散射截面与为电子的经典半径。散射截面与Z Z的一次方的一次方成正比，而随成正比，而随E E 增加而减少。增加而减少。22008 , h,3cr Zm C2220002021 ln, h,2cEmCr ZmCEmCl5 5）康普顿效应减弱系数）康普顿效应减弱系数 e e： 由康普顿效应导致的射线在通过单位距离物质时的强度减弱。AZNAee这也是康普顿效应求取地层密度的依据这也是康普顿效应求

22、取地层密度的依据l1 1）电子对效应：）电子对效应：当入射光子的能量大于两个电子的静电质量能（即大于1.022MeV）时，在原子核的库伦场作用下，光子转化为一个负电子和一个正电子，形成正负电子对，这个过程称为电子对效应。 l2 2）发生电子对效应的条件：）发生电子对效应的条件：一是除了光子和电子外，还必须由原子核参与；二是光子必须具有足够大的能量（大于1.022MeV）。 四、电子对效应四、电子对效应l4）产生的正负电子对在物质中损失能量后，达到热平衡热平衡，正电子在热平衡时与物质中的负电子产生淹没淹没 光子光子，发出两个0.511MeV的射线，方向相反。这两个射线产生的时间非常短，与物质再次

23、相互作用产生光电效应与康普顿效应，产生次级快速电子。l5）由正负电子对在物质中产生的电子离子电子离子对将与淹没辐射产生的次级电子在物质中再产生的电子离子对叠加在一起，形成电子对效应的射线信号输出谱。6 6）电子对效应的截面：）电子对效应的截面：所以，电子对效应的所以，电子对效应的截面与截面与Z Z2 2成正比，随成正比，随 射线能量增大而增射线能量增大而增大。大。220220 Z ln pZEEm CEEm C能量不太高时.能量高时.l7 7）电子对效应减弱系数）电子对效应减弱系数 p p：射线通过单位厚度的吸收介质时，因形成电子对而导致射线强度的减弱。 )022. 1(2EZANKAPl对低

24、能对低能 射线与高原子序数的作用物质，射线与高原子序数的作用物质，光电效应光电效应占优势；占优势；l对中能对中能 射线与低原子序数的作用物质，射线与低原子序数的作用物质，康普顿效康普顿效应占优势；应占优势；l对高能对高能 射线与高原子序数的作用物质，射线与高原子序数的作用物质，电子对效应电子对效应占优势。占优势。0.010.1110100020406080100 ZE/MeV光电效 应区域康普顿效 应区电 子 对 效 应 区电子 对效 应区l设有一束强度为I0，准直的单能射线沿水平方向垂直地通过单位面积吸收物质。设吸收物质单位体积内的原子数为N，密度为，吸收截面为r。 五、物质对伽马射线的吸收

25、规律五、物质对伽马射线的吸收规律l穿过物质后的强度减弱为：-dI = I0NrdxANNA/dxNAIdIA0令ANAdxIdI0l这表明：这表明： 射线通过吸收物质时，其强度的减弱服射线通过吸收物质时，其强度的减弱服从指数衰减规律。从指数衰减规律。 积分I = I0e-xl 是物质的总吸收系数，单位是物质的总吸收系数，单位cmcm-1 -1：l由于线性吸收系数近似正比于吸收物质的密度 ，而是随介质的物理状态而变化的，为了消除的影响，常采用质量吸收系数m=/，单位是cm2/g。 =phep+mphep=+第二节第二节 中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用l本章主要介绍中子及中子分类，中子与

26、原子核的反应包括快中子的非弹性散射、快中子的火化、快中子的弹性散射、热中子的扩散与俘获以及热中子的活化反应。中子的电荷：中子的电荷：可能带有很小的难以探测到的电荷，可以把它看成是中性粒子。中子的质量：中子的质量：中子的质量略大于质子(1.00866u) 中子的自旋：中子的自旋： 中子的自旋sn=1/2，遵守泡利不相容原理，服从费米统计。中子的寿命：中子的寿命：自由中子是不稳定的，它具有衰变的性质，即np+-+v-+QT1/2=11.70.3min2 2、中子的性质、中子的性质一、中子一、中子l中子的能量：中子的能量：由于产生方式不同，以及产生后遇到的环境各异，中子能量可高达GeV，低到neV。

27、不同能量的中子与物质作用的特性不同。l与其他粒子相比，中子的优势：与其他粒子相比，中子的优势：由于中子和电子之间没有明显的相互作用，中子不能使物质电离，因此中子的穿透能力很强。它可以穿透仪器外壳、井液、套管和水泥环，进入地层，与地层中物质的原子核并相互作用，产生各种核反应，反应几率往往很大，这些特性对测井很有利。 l特快中子：特快中子：能量在10MeV50MeV之间。l快中子：快中子：能量在0.5MeV10MeV之间。l中能中子：中能中子：能量在1keV0.5MeV之间。l慢中子：慢中子：能量在01keV之间，包括超热中子、热中子、冷中子和共振中子。其中能量约为其中能量约为0.025eV0.0

28、25eV的慢中子称为热中子。的慢中子称为热中子。3 3、中子的分类、中子的分类l轻核：轻核：A30的原子核 。l中量核：中量核：30A90的原子核。二、原子核的分类二、原子核的分类l定义：定义：当一定能量的入射粒子轰击靶核时，可能发生多种核反应，每种反应都有一定的几率，反应截面就是描述这种反应几率的大小。三、核反应截面三、核反应截面l求取：求取：假设靶的厚度为x，单位体积内的靶核数为Nv，那么这块靶的靶核数Ns =Nvx。有一强度为I（单位时间内的入射粒子数）的单能粒子束垂直入射在靶上，当粒子透过靶时，可以认为其能量不变。在单位时间内，入射粒子与靶核发生的反应数为N，显然，N应I与和Ns成正比

29、， 厚度厚度dxdx单位面积单位面积靶物质靶物质l 称为反应截面，又称有效截面，有称为反应截面，又称有效截面，有 N INsN = INs=NINs单位时间内发生的核反应数单位时间内入射粒子数单位面积的靶核数=l 的物理意义是：的物理意义是：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶上所发生反应的几率 。l 的几何意义：的几何意义：反应截面相当于在单位面积内只含有一个核的靶上存在着一个有效面积 ，入射粒子只要与它碰撞，就会发生核反应。 l量纲：量纲：靶恩（b），1b=10-24cm2=10-28m2l1 1）非弹性散射过程：）非弹性散射过程：快中子先被靶核吸收形成复核，而后放出一个能量较低的中子

30、，靶核处于激发态，即处于较高的能级。这些处于激发态的靶核，常常以发射射线的方式释放出激发能而回到基态。这种作用过程中，中子与靶核碰撞前后系统的总动能不守恒，故称为非弹性散射，或称（n，n）核反应 。l产生的射线，核辐射测井中称为非弹性散射伽马射线。 四、中子与物质的相互作用四、中子与物质的相互作用1 1、非弹性散射、非弹性散射l2 2）非弹性散射的反应式：）非弹性散射的反应式：nXnXmAZAZ XXmAZAZl3 3）发生非弹性散射中子的最低能量：）发生非弹性散射中子的最低能量：原子核的能级是非连续的，只有当入射中子的能量至少大于靶核的第一激发能时，才有可能发生非弹性散射。发生非弹性散射所需

31、要的入射中子的最低能量为：1hAnAmmmEt反冲核质量反冲核质量中子质量中子质量第一激发态回到基态释放的第一激发态回到基态释放的光子能量光子能量l用质量数A和1分别取代上式中的mA和mn，则上式可写为11hAAEtl当A很大时,最低中子能量近似等于第一激发能;l轻核的第一激发能级高且能级间距大；重核的第一激发能级低且能级间距小。因此质量数大质量数大的核比较容易激发。l但如第一激发能级太低，发射的射线能量太低，在复杂的能谱背景中将难以识别。l当中子的能量超过更高能级时，参与非弹性散射的核反应不只是第一能级， 还有第二甚至更高的能级。要使第i个能级参与反应,中子的最低能量必须满足: )1(AAE

32、Ein4 4）非弹性散射的几个特点：）非弹性散射的几个特点：l只有快中子才能产生非弹性散射。l主要发生在中子发射后的1010-8 -81010-7 -7s s时间间隔内。 l重核重核比较容易激发非弹性散射，发射的射线能量也较低。l中子能量高且靶核质量大,非弹性散射截面就大;l同位素中子源同位素中子源发射的中子能量低,发生非弹性散射的概率小,可以忽略；加速器中子源加速器中子源发射的中子能量为14MeV，较易发生非弹性散射l由于非弹性散射射线的能量取决于靶核的能级特征，其大小反映靶核的性质，因此，可以通过对非弹性散射射线能谱的测量来进行元素分析，这是非弹性散射射线能谱（如C/O）测井的基础。5 5

33、）测井中利用非弹性散射的原因）测井中利用非弹性散射的原因l1 1）定义：）定义：快中子除了与原子核发生非弹性散射外，还能与某些元素的原子核发生（n，）、（n，p）反应。由这些核反应产生的原子核称为活化核，活化核有些是不稳定的，以一定的半衰期衰变，并发射或粒子。这一过程称为中子的活化反应。l由活化反应放出的射线称为次生活化次生活化 射线射线。 2 2、快中子的活化、快中子的活化l2）硅活化核反应：）硅活化核反应：PAlnSi112813102814 SiAl28142813l3 3）铝活化核反应：）铝活化核反应：PMgnAl112712102713产生的Mg是放射性核素，以半衰期9.5min发生

34、衰变，放出0.84MeV和1.015MeV两种能量的射线 。利用这一核反应的测井方法就是铝活化测井。利用这一核反应的测井方法就是铝活化测井。l1 1）弹性散射过程：）弹性散射过程：高能中子在极短的时间内，经过一、二次非弹性碰撞损失了大量的能量后，中子已没有足够的能量再同原子核发生非弹性散射，此时，中子与原子核发生碰撞后，系统的总动能不变，中子所损失的动能全部转变成反冲核的动能，而反冲核仍处于基态。 反应式为：l主要发生在中子发射后的1010-6-61010-5-5s s时间间隔内。 3 3、弹性散射、弹性散射nXnX1010AZAZl2 2）碰撞前后中子的动能比值）碰撞前后中子的动能比值E E

35、2 2/ /E E1 1： 每次弹性碰撞后，快中子的能量损失与靶核的质量数A、入射中子的能量E1以及散射角有关。由动量守恒和能量守恒定律，可得 )cos21 ()1 (1212122212212AAAmvmvEEl对上式讨论：对上式讨论：l当=0o时，中子动能没损失，E2最大，E2=E1。l当=180o时，即发生正碰撞时，中子的动能损失最大，E2最小，有2212) 1() 1(AAEEl一次碰撞，中子可能的最大能量损失为：1221max111EAAEEEl可见：可见：中子与氢核碰撞有可能损失全部能量；原子核的质量数越大，一次碰撞损失的最大能量急剧减少。核素A质量数Emax/E11H1112C1

36、20.28416O160.221238U2380.017l在核物理中常用每次碰撞的平均对数能量消耗来表示物质对中子的减速能力。 l 的定义：的定义：每次碰撞前后中子能量自然对数差的平均值，有 11ln2) 1(1)/ln(221AAAAEE3 3）平均对数能量损耗（减缩）平均对数能量损耗（减缩）l当A10时，上式近似简化为l可见：可见：当质量数大于当质量数大于1010时，平均对数损耗是由时，平均对数损耗是由靶核的质量数靶核的质量数A A决定的，与中子的能量近乎无决定的，与中子的能量近乎无关。关。3/22Al中子从初始能量E0减速到或慢化到热中子能量Et=0.025eV所需的碰撞次数。4 4）热

37、化碰撞次数）热化碰撞次数/ /散射次数散射次数n)025. 0/ln(0En 靶核质量数A n(E0=2MeV)1H11187Li70.268679Be90.2098612C120.15811416O160.12015024Mg240.075226l可见：可见：靶核的质量数越小，慢化到热中子所需靶核的质量数越小，慢化到热中子所需的碰撞次数越少。氢的碰撞次数最少，即慢化的碰撞次数越少。氢的碰撞次数最少，即慢化能力或减速能力最强。能力或减速能力最强。l可见：可见氢是可见：可见氢是地层中最强的中地层中最强的中子减速剂或慢化子减速剂或慢化剂。剂。l这是中子测井得这是中子测井得物理基础。物理基础。靶核质

38、量数中子反应全截面1H120.02H73.49Be96.112C124.616O163.8l1 1）热中子定义：）热中子定义：快中子经过一系列的非弹性碰撞及弹性碰撞，能量逐渐减小，最后当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速。处于这种能量状态的中子称为热中子。l在温度为25时，标准的热中子能量为0.025eV，速度为2.2105cm/s。 4 4、热中子的扩散与辐射俘获、热中子的扩散与辐射俘获l2 2）热中子的扩散：）热中子的扩散：热中子在介质中的扩散过程与气体分子的扩散相类似，即从热中子密度大的区域向密度小的区域扩散，直到被该介质中的原子核俘获为止。 l3 3）热中子的辐射

39、俘获反应：）热中子的辐射俘获反应：物质中的原子核俘获一个热中子而变成激发态的复核，处于激发态的复核放射出一个或几个光子而回到基态。这一反应称为辐射俘获核反应，也称（n，）反应。反应式为: ZZnZAAA101l4 4）热中子扩散与辐射俘获核反应的意义：）热中子扩散与辐射俘获核反应的意义：l在辐射俘获反应中放出的射线叫俘获射线，测井上习惯称为中子射线。l以辐射俘获反应为基础的测井方法叫中子测井方法。不同元素的原子核具有不同的能级，它们放出的射线能量也不同，这是中子测井方法的物理基础 l热中子活化反应：热中子活化反应：热中子使某些原子核活化主要是与这些原子核产生（n，）核反应。反应产生的新核往往是

40、放射性的，新核以一定的半衰期衰变，并伴随发射出一定能量的射线。这是热中子活化测井的物理基础。 5 5、热中子的活化反应、热中子的活化反应l本章主要介绍核辐射测井的地质基础，岩石的天然放射性，地层中伽马射线的分布，岩石的散射伽马射线特征，岩石的中子特性及中子通量的空间分布。3 核辐射测井的岩石核物理基础第一节 核辐射测井的地质基础l目前已经发现地层中的元素有100100多种，几乎所有所有的化学元素的化学元素都能在地层中找到。但主要的地层元素只有少数几种。l在地壳内化学元素含量按重量百分比大小的分布依次为O O、Si Si、AlAl、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg、H H、TiTi

41、、C C、ClCl等。一、地层元素分布及含量一、地层元素分布及含量l各元素在地层中的总量分布极不均匀，前三种元素O O、Si Si和AlAl总量占地壳总量的82.58%82.58%；l前9种即O O、Si Si、AlAl、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg和和H H总量占地壳总量的98.13%98.13%；l而其余元素仅占地壳元素总量的1.87%1.87%。l核辐射测井所关心的不是不是地层中所有所有的元素，而是含量在前1010种元素。l岩石按成因可分为岩浆岩岩浆岩、沉积岩沉积岩和变质岩变质岩三大类。1 1）变质岩：）变质岩：l变质岩是由岩浆岩或沉积岩岩浆岩或沉积岩经各种内力地质作用

42、内力地质作用形成的，其物质组成与变质前的岩石直接相关（这里不再介绍）。二、岩石矿物及其指示元素二、岩石矿物及其指示元素1 1、地层中的岩石及矿物、地层中的岩石及矿物2 2）岩浆岩：）岩浆岩：l岩浆岩主要分布在地层深处，其体积占地层岩石的95%。l岩浆岩矿物种类繁多，主要有以下矿物：石英（12%）、长石（59%）、角闪石及辉石（17%）、云母（4%）、橄榄石、霞石、石榴石、磁铁矿、磷灰石（共8% ）等。其余矿物只占1%。3 3）沉积岩：）沉积岩：l沉积岩已知的矿物有100多种，其中常见的有2020多种，这些矿物可分为：石英类、长石类、云母类、粘土矿物类、碳酸盐岩及硫酸盐岩类、氯化物、铁和锰的氧化

43、物等。l以粘土为主要成分的沉积岩属于粘土岩。粘土岩在 沉 积 岩 中 分 布 最 广 ， 约 占 沉 积 岩 总 量 的60%70%60%70%左右。Al2O3在泥岩中含量最多的矿物，为15%21%15%21%。l矿物的指示元素：矿物的指示元素：是指选取能够充分表征该矿物特征的极少数元素作为该矿物的代表。l例如选取Si Si作为石英的指示元素，CaCa作为石灰岩的指示元素，MgMg和CaCa为白云岩的指示元素。l对于复杂的矿物，则可以选取2323种元素作为指示元素，如钾长石就是选取Si、Al和K作为指示元素。2 2、矿物的指示元素、矿物的指示元素l如果每种矿物的化学成分稳定时，矿物中元素含量的

44、百分比也是不变的，这是核辐射测井通过测量地层中元素的含量来判断地层的矿物成分和流体类型及含量的前提条件。为什么核辐射测井可以通过测量地层的元素含量来为什么核辐射测井可以通过测量地层的元素含量来判断矿物成分？判断矿物成分？矿物/流体 主要元素含量顺序石 英石灰岩白云岩钾长石伊利石云 母石 膏水油 气O、Si O、Ca、C O、Ca、Mg、C O、Si、Al、H、K、Mg、Fe O、Si、Al、K、Mg、Fe O、Si、Al、H、K、Mg、Ca O、Ca、S O、H、Cl、Na C、H 地层矿物及其元素地层矿物及其元素第二节第二节 岩石的天然放射性特征岩石的天然放射性特征l岩石的自然放射性是由岩石

45、中放射性核素岩石中放射性核素及其含含量量决定的。l自然界中发现的现有元素中，已发现的天然核素有330330多种，其中273273种为稳定核素，6060余种位放射性核素。l在自然界中原子量A209A209A209的核素全部都是放射性放射性的。 一、岩石中放射性核素一、岩石中放射性核素l自然界中有三个天然放射系，即铀系铀系、钍系钍系和锕锕系系。l它们的初始核素分别为238U、232Th和235U。238U的丰度为99.2739%，而235U的丰度只有0.7205%，所以锕系对岩石放射性的贡献几乎可以忽略。l岩石的自然放射性主要是由238U和232Th开头的两个放射系和放射性核素40K决定的。 1

46、1、岩石的天然放射性系列、岩石的天然放射性系列l钍系钍系808284868890922042082122162202242282322363.010-7s AZThRaAcThRaRnPoPbBiPoTlPb1.411010y6.13h5.76y1.91y3.66d55.6s0.15s10.6h60.6min(66.3%)60.6min(33.7%)3.05min-l铀系铀系8082848688909294204208212216220224228232236240-1.6410-4s1.6103y8.0104y2.45105y4.47109y AZUThPaUThRaRnPoPbBiPoTl

47、PbBiPoPb24.1d1.18min3.82d3.05min26.8min19.7min(99.96%)19.7min(0.04%)5.01d138d1.3min22.3yl锕系锕系8082848688909294204208212216220224228232236240-1.6410-4s1.6103y8.0104y2.45105y4.47109y AZUThPaUThRaRnPoPbBiPoTlPbBiPoPb24.1d1.18min3.82d3.05min26.8min19.7min(99.96%)19.7min(0.04%)5.01d138d1.3min22.3y2 2、天然放射

48、衰变系的共同特点、天然放射衰变系的共同特点l长寿命的系列起始的核素：108-1010年l系列最后都是稳定的铅的同位素l每个系列都有一个氡的同位素，是气体4 4、地层中不成系列的天然放射性核素、地层中不成系列的天然放射性核素lK-40K-40：T1/21.27109年； 3种同位素：K-39（丰度：93.31）； K-40（丰度：0.012）； K-41（丰度：6.7）。 1g1g天然钾每秒放出天然钾每秒放出2828个能量为个能量为1.31MeV1.31MeV的的 粒子和粒子和3 3个个1.46MeV1.46MeV的的 光子，是自然伽马测井中重要元素。光子，是自然伽马测井中重要元素。 钾为生命的

49、必要元素，成人体内60 Bq/kg, l核衰变放出的核衰变放出的 光子具有特定的能量。测得地层中光子具有特定的能量。测得地层中 光子的能量往往可以确定地层中存在某种核素。光子的能量往往可以确定地层中存在某种核素。l铀系的能谱中可观察到大约80条射线谱线；在钍系中可观察到大约60条射线谱线。l因为能量小于100keV的光子在穿透地层和仪器外壳时大量被吸收，它们对自然测井读数的影响可以忽略不计，因而只须注意能量大于这一数值的辐射。5 5、自然伽马和自然伽马能谱测井的机理、自然伽马和自然伽马能谱测井的机理1 1、岩浆岩中的天然放射性核素分布、岩浆岩中的天然放射性核素分布 ：l石英石英基本上不含放射性

50、杂质。l长石和云母长石和云母含有地层中大部分的钾，其中40K是放射性核素。l角闪石和辉石角闪石和辉石中放射性核素含量更高一些。 二、天然放射性核素在岩石中的分布二、天然放射性核素在岩石中的分布 2 2、沉积岩中天然放射性核素分布：、沉积岩中天然放射性核素分布：l沉积岩分为碎屑岩碎屑岩、化学岩化学岩（包括生物化学岩）和粘土岩粘土岩三大类。 1 1）粘土岩）粘土岩 粘土岩是油气测井中遇到的含有放射性核素最多的矿物，它主要由粘土矿物组成。l高岭石：高岭石：化学式Al4Si4O10OH8，常出现在陆相沉积中，本身不含放射性元素。由于其对放射性物质吸附能力差，对粘土岩的放射性贡献较小。l蒙脱石：蒙脱石：

51、化学式（Al2Mg3）Si4O10OH2。本身也不含放射性元素。但对放射性物质的吸收能力强，能吸附较多的氧化铀，因此，对粘土岩的放射性贡献最大。l伊利石：伊利石：化学式为K(1)Al2(Si,Al)4O10nH2O。由于本身含有K，具有放射性；还具有一定吸附能力，吸附氧化铀。l绿泥石：绿泥石：化学式为FeAlSi3AlO10OH8nH2O。本身不含放射性元素，又由于吸附能力差，对粘土岩的放射性贡献很低。为什么说生油粘土岩具有相当的放射性？为什么说生油粘土岩具有相当的放射性？l生油的粘土岩的粘土矿物主要以蒙脱石和伊利石蒙脱石和伊利石为主，其本身放射性和吸附能力使其具有一定的放射性；又由于富含有机

52、质，有利于放射性物质的沉积，因此具有相当的放射性。l碎屑岩由碎屑物和胶结物组成的，碎屑物是岩石的主要组成部分，分为砾岩、砂岩、细砂岩、粉砂岩等。放射性主要由正长石（KAlSi3O8）、白云母（KAl2AlSi3O10OH2）、重矿物及泥质含量决定的。2 2）碎屑岩）碎屑岩l化学岩是通过化学和生物化学作用形成的，最常见、最密切的是碳酸盐岩碳酸盐岩，即石灰岩石灰岩和白云岩白云岩。其它常见的化学岩还有石膏、硬石膏、岩盐、钾盐等。其中，钾盐含有放射性核素40K，本身具有放射性；其它化学岩的放射性都是由泥质和某些微量元素贡献的。纯的碳酸盐岩放射性核素的含量很低，特别是Th/U很低。 3 3）化学岩）化学

53、岩l一是高放射性岩石高放射性岩石，包括粘土岩、火山灰、海绿石砂岩、含铀矾矿的灰岩及钾盐等；l二是中等放射性岩石中等放射性岩石，包括砂层、砂岩、含有少量泥质的碳酸盐岩等；l三是低放射性岩石低放射性岩石，包括石膏、硬石膏、岩盐、纯的石灰岩和白云岩及纯的石英砂岩等。4 4）沉积岩按放射性浓度分类：）沉积岩按放射性浓度分类：l自然放射性随着泥质含量的增加而增加；l随着有机物含量的增加而增加，如沥青质泥岩的放射性很高；l随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。5 5）沉积岩的自然放射性规律：）沉积岩的自然放射性规律：第三节第三节 自然自然射线在地层中的分布射线在地层中的分布l地层岩石中的自然射线主要是由铀

54、系铀系和钍系钍系中的放射性核素以及4040K K产生的。l其中铀系和钍系中每种核素发射的能量和强度均不同，有些核素还能发射多种能量的射线，射线的能量分布复杂。l40K只能放射一种单一能量的射线，其射线能量均为1.46MeV。 一、天然放射性伽马能谱一、天然放射性伽马能谱l1 1）铀系）铀系 能谱图能谱图 : :0500100015002000250001020304050 强度/%射线能量/KeV214Bil铀系中最重要的伽马辐射体是214Bi，其次是214Pb。l铀系中能量大于1MeV的射线都是由214Bi发射的。 214Bi一次衰变发射的射线能量为1.574MeV，约占铀系总能量的85.6

55、% ，214Pb占12.4%。这两个核素发射的射线强度占整个铀系的85%。l自然能谱测井就是根据214Bi的特征射线强度测定地层中铀的含量。l2 2）钍系）钍系 能谱图能谱图 0500100015002000250001020304050强度/%射线能量/KeV 208Tll钍系中最重要的伽马辐射体是208Tl（铊），其次是228Ac（锕）。l208Tl和 228Ac射线总能量约占钍系总能量的85% ，214Pb占12.4%。这两个核素发射的射线强度占整个钍系的71%。l自然能谱测井就是根据208Tl的特征射线强度测定地层中钍的含量。l3 3）4040K K 能谱图能谱图 0500100015

56、0020002500024681012强度/%射线能量/KeV 40Kl自然能谱测井就是根据40K的特征射线强度测定地层中钾的含量。第四节第四节 岩石的散射岩石的散射 2. 2.涉及到的岩石特征参数涉及到的岩石特征参数岩石的真密度b电子密度ne电子密度指数e光电吸收截面光电吸收截面指数Pe体积光电吸收截面指数U岩石的视密度al1 1、真密度定义：、真密度定义：岩石的真密度是指每立方厘米体积岩石的质量，用b表示，单位是g/cm3。也称为体积密度，通常所说的密度就是指真密度。l对于孔隙度为 ，饱含水的纯石灰岩，其真密度为 一、岩石的真密度、电子密度、电子密度指数和视密度一、岩石的真密度、电子密度、

57、电子密度指数和视密度00. 1)1 (71. 2bl不同岩石的骨架密度不同，这样在井剖面中可以根据密度把不同岩性的地层区分开。l孔隙性地层相当于致密地层中岩石骨架的一部分被密度小的水、原油或天然气所取代，故其密度小于致密地层。孔隙度越大，地层的密度越小，这样，密度测井资料可以求取地层的孔隙度。事实上，密度测井是孔隙度测井的主要方法之一。 l2 2、电子密度定义：、电子密度定义：单位体积岩石中的电子数叫岩石的电子密度，用表示ne，单位是电子数/cm3。l若岩石由单一元素组成，则 nel若岩石由单一化合物组成，则AZNnbAeiiiibAeZnNMZnNnl3 3、电子密度指数、电子密度指数e e

58、：为了方便，在散射测井中引入电子密度指数的概念，其定义为 l由单一元素组成的物质，其电子密度指数为 AeeNn2beAZ2（4-1）元素AZ2Z/AH112C1260.999O1681.000Na22110.957Mg24120.987Al26130.964Si28140.997S32160.998Cl35170.959K39190.972Ca40200.998beAZ2bel4 4、岩石视密度、岩石视密度a a：用密度测井仪器测得的密度值，不是岩石的真实密度值，是一种表面的密度值，称为视密度。 l对淡水石灰岩地层来说，视密度等于真密度；对其他岩性地层，视密度值不等于它的真密度。 l1 1、光

59、电吸收截面：、光电吸收截面：l一个原子的光电吸收截面与Z5成正比，其单位是b/原子，即 7/ 25201520Z h h m C Kph 二、岩石的光电吸收参数二、岩石的光电吸收参数5kZph(a)l而一个电子的光电吸收截面为4,/kZZpheph(b)l2 2、岩石的光电吸收截面指数、岩石的光电吸收截面指数l 定义一个与岩石中一个电子的平均光电吸收截面成正比的量Pe为岩石的光电吸收截面指数，有 441CZkZKPe(c)l岩石是由多种化合物组成，一种化合物分子的光电截面吸收截面M应是式（a）求出的化合物中每个原子光电吸收截面的总和，即l此时，一个电子的光电吸收截面为 5iiMZnk(e)ii

60、iiephZnZnk5,(f)l那么，有 lP Pe e是岩性密度测井中所要测的重要参数，它对地是岩性密度测井中所要测的重要参数，它对地层的岩性很敏感，所以通常也称之为光电吸收岩层的岩性很敏感，所以通常也称之为光电吸收岩性系数或岩性系数。性系数或岩性系数。 iiiieZnZnCP5(g)l快中子l热中子非弹性散射弹性散射活化反应辐射俘获活化反应所涉核反应岩石特性参数宏观散射截面减速时间减速长度减速能力宏观俘获截面扩散时间中子寿命第五节第五节 岩石的中子特性岩石的中子特性l1 1、岩石的微观散射截面、岩石的微观散射截面l在核物理中，一个中子与一个原子核发生散射的几率称为微观散射截面微观散射截面，

61、用s表示，单位为b。l2 2、岩石的宏观散射截面、岩石的宏观散射截面l1cm3物质中原子核的微观散射截面总和称为该物质的宏观散射截面宏观散射截面，用s表示。一、快中子在岩石中的减速特性一、快中子在岩石中的减速特性l若岩石由单一元素组成，且1cm3中含有N个原子核，则其宏观散射截面为 l对单一矿物的地层，有 ssNnisiibAsvMN1第第i i中原子核在分子中的个数中原子核在分子中的个数l3 3、岩石的宏观减速能力、岩石的宏观减速能力l岩石宏观散射截面s与平均对数能量消耗的乘积称为宏观减速能力宏观减速能力（或称为慢化本领），用表示，单位是cm-1。 l对单一元素组成的物质ssNl水是地层中减

62、速能力最强的物质,其宏观减速能力=1.53cm-1;l由其它轻元素组成的物质,减速能力比水小12个数量级;如石灰岩,其=0.13，s=0.432， =0.056cm-1 。l由重元素组成的物质宏观减速能力更差；l可以近似认为岩石的减速能力等于孔隙中水或油的减速能力。l4 4、快中子的减速时间、快中子的减速时间l在岩石中，快中子从初始能量减速到能量为0.025eV的热中子所需要的时间称为快中子在岩石中的减速时间，用f表示。l 0112EEmtsfm的单位是g，E0和Et的单位是尔格（1MeV=1.60210-10尔格） l5 5、快中子的减速长度、快中子的减速长度l初始能量为E0的快中子减速到能

63、量为Et的热中子所移动的直线距离称为中子的减速距离R，如下图。在核物理中，把快中子在介质中的减速长度Lf 定义为62RLf中子减速距离示意图RlLf的表达式：l岩石的宏观减速能力主要由岩石的含氢量决定的，岩石的宏观减速能力主要由岩石的含氢量决定的，含氢量大的岩石中子减速长度小。淡水的含氢量大的岩石中子减速长度小。淡水的=7.7cm=7.7cm，石英和方解石的分别为石英和方解石的分别为37cm37cm和和35cm35cm。 )3)()/ln(0shsshstfEELl 热中子在岩石中扩散与气体分子的扩散相类似，是从热中子密度大的区域向密度小的区域扩散，直到被岩石的原子核俘获为止。描述这一过程的主

64、要参数有：热中子的扩散长度扩散长度、热中子寿命热中子寿命和宏观俘获截面宏观俘获截面。 二、热中子在岩石中的扩散和俘获特性二、热中子在岩石中的扩散和俘获特性 1 1、热中子的扩散特征、热中子的扩散特征l2 2、岩石的宏观俘获截面、岩石的宏观俘获截面a al一个原子核俘获热中子的几率称为该原子核的微观俘获截面，单位是b，用a表示。1cm3的介质中所有原子核微观俘获截面的总和称为宏观俘获截面，用a表示，单位是cm-1。 l由单一核素组成的介质，其宏观俘获截面 aaNl由多种核素组成的介质，其宏观俘获截面l对由单一化合物组成的物质，宏观俘获截面为 niiiaN1)(6022211nnaCCCMl岩石中

65、俘获截面大的核素含量越高，其宏观俘获截面越大。l氯元素俘获热中子的截面是31.6b，比沉积岩中其他常见元素的俘获截面大得多，所以含高矿化度含高矿化度水的岩石比含油的同类岩石宏观俘获截面大。水的岩石比含油的同类岩石宏观俘获截面大。l硼和钆硼和钆的俘获截面特别大，岩石中只要含有微量的硼，它的宏观俘获截面显著增大。显然，岩盐的俘获截面特别大。当岩石中泥质含量增加时，铝、铁、钛、钾、锰等俘获截面大的核素增多，岩石的宏观俘获截面增大。 l对于脱气原油，宏观俘获截面为22c.u.，与淡水基本相同。对于含有溶解气的原油，宏观俘获截面与油气比有关，溶解气越多，宏观俘获截面越小。通常，原油的为1822c.u.。

66、l泥质的宏观俘获截面主要是由硼元素造成的。由于泥质成分复杂，得变化范围很大，常见的数值为3555c.u.。 l3 3、热中子寿命、热中子寿命l中子在岩石中从变为热中子的瞬间起，到被吸收的时刻止，所经历的平均时间称为热中子寿命，也叫扩散时间，用t表示 l在无限均匀的介质中，热中子寿命在数值上等于在该介质中热中子的平均扩散自由程与热中子平均速度的比值。 vatl平均扩散自由程是热中子从产生到被吸收为止的自由行程平均值，在原子核物理学中有：l于是有：aa1atv1可见：可见：l当温度一定时，热中子速度v是常数，岩石中热中子寿命与其宏观俘获截面成反比。l当地层含有俘获截面高的核素时，中子寿命大大减小；矿化度高的水层比淡水或油层的中子寿命小得多，这样可以区分油层和水层。这是中子寿这是中子寿命测井的物理基础。命测井的物理基础。4 4、热中子的扩散长度、热中子的扩散长度L Lt t l热中子扩散长度的定义为l 由核物理推导可知，对于点状热中子源的情况 62ttrL satL31l1 1、定义：、定义：1cm3的岩石或矿物中氢原子核数与同样体积的淡水中的氢原子核数之比，称为该岩石或矿物的含氢指数，用H