Амалий машғулотлар бўйича кўрсатма ва тавсиялар Геофизик усуллар билан ҳал қилинадиган геологик масалалар

Modda bilan radioaktiv nurlanishlarning o‘zaro ta’siri.

Sun’iy - kvantlar manbasi sifatida Co⁶⁰ ( energiyasi =1,33 va 1.17Mev, T=5,27 yil) va Cs¹³⁷ ( =0,66Mev, T=26,6 yil) izotoplari ishlatiladi.

Gamma – kvantlar moddadan o‘tganda atomlar yadrosi va elektronlari bilan o‘zaro ta’sir etadi. Natijada 1) fotoelektrik yutilish (fotosamara); 2) sochilish (Kompton samarasi); 3) elektron-pozitronli qo‘shaloqlar hosil qilish; 4) fotoneytronli samara ataladigan jarayonlar sodir etishi mumkin.
Foto – samarada - kvant atom orbitasidan elektronni sug‘irib oladi va unga o‘zining hamma energiyasini o‘tkazadi. Elektronni sug‘irib olish natijasida o‘ziga xos rentgen nurlanish hosil bo‘ladi. Fotosamara gamma - kvant energiyasi =0,5 Mev dan kichik bo‘lganda ( ‹ 0,5 Mev), muhitning atom nomeri katta bo‘lganda bu jarayon kuchli sodir bo‘ladi.
Komptonli sochilishni – atomdagi elektronlarning aloqa energiyasi – gamma - kvantning energiyasidan ancha kichik bo‘lganda - kvantlar elektronlar bilan o‘zaro ta’sirida sodir etadi. Gamma - kvant elektron bilan urilganda, gamma - kvant elektronga bir qism energiyasini olib beradi va harakat yo‘nalishini o‘zgartiradi. Bu jarayon › 0,5 Mev (0,5 dan 5,0 Mev gacha) bo‘lganda o‘tadi.
Elektron – pozitron qo‘shaloqlar hosil bo‘lganda -kvantning hamma energiyasi hosil bo‘lgan elektron - pozitron qo‘shaloqqa olib beriladi. ›1,02 Mev dan katta bo‘lganda va jismning atom nomeri Z katta bo‘lganda jarayon kuchli sodir bo‘ladi.
Fotoneytron jarayonida yadroga gamma - kvant energiyasi o‘tadi, natijada yadro qo‘zg‘atilgan holatga keltiriladi. YAdro o‘zining asosiy holatiga o‘tgan vaqtida neytronlarni chiqaradi.
SHunday qilib, - kvant moddadan o‘tib tarqalganda yo yutiladi, elektron - pozitron qo‘shaloqlar va fotosamara hosil bo‘lganda yoki sochilib yutiladi.
Gamma – kvantlar havoda bir necha yuz metr, tog‘ jinslarda - bir metrgacha masofa o‘tib so‘nadi.
Neytronlar ( ) – zaryadi yo‘q zarrachalar bo‘lib, kirib o‘tish xususiyati yuqori bo‘ladi. Ularning faqat atomlar yadrolari bilan o‘zaro ta’siri bo‘ladi. Bunda, ta’sir etilishi neytronning energiyasiga bog‘liq.
Neytronlar energiyasi bo‘yicha guruhlarga bo‘linadi: tez (>0,5 Mev), oraliq (1Kev dan 0,5Mev gacha), sekin (<1Kev), rezonansli (1-10ev), iliqdan ustidagi (katta) (0,05ev), iliq (0,025 ev), sovuq (0,001 ev) neytronlar.
Neytronlar (sekin yoki iliq) yadro bilan uchrashganda yo‘nalishidan chetga buriladi yoki yadro uni yutadi va oraliq yadroni hosil qiladi. Oraliq yadrosi pastki energetik sathga o‘tganda yadroviy zarracha yoki - kvant chiqaradi. Bu jarayondagi neytronlar yutilishi radiatsion egallash deb ataladi.
Energiyasi 0,15 dan 2,5 Mev gacha bo‘lgan - kvantlar muhitiga o‘zaro ta’siri natijasida asosan komptonli sochilish sodir etadi. - kvant elektron bilan uchrashgandan so‘ng, unga energiyasining bir qismini o‘tkazadi va harakat yo‘nalishini o‘zgartiradi, ya’ni - kvantlar sochiladi. Sochilgan - kvantlar energiyasining kamayishi muhitdagi jinslar zichligiga bog‘liq. Zichlik qancha katta bo‘lsa, shuncha ko‘p nurlanuvchi - kvantlar energiyasi yutiladi va sochilgan - kvantlar energiyasi past bo‘ladi.
Energiyasi ‹ dan kichik bo‘lgan - kvantlarning muhitga o‘zaro ta’siri natijasida asosan fotosamara jarayoni sodir bo‘ladi ( -kvant atom orbitasidan elektronni sug‘irib oladi va unga hamma energiyasini o‘tkazadi). Elektronni yo‘qotgan atom qo‘zg‘atilgan holatda bo‘lib, bo‘shagan elektron orbitasini tashqari orbitadagi elektron bilan to‘ldirgan paytda rentgen nurlanish hosil bo‘ladi. Agar, muhitdagi jinslar tarkibida atom nomeri katta bo‘lgan og‘ir elementlar ko‘p bo‘lsa, bu jarayon kuchli o‘tadi ( -kvantlar energiyasi kuchli yutiladi).
Tog‘ jinslari va ma’danlar neytronlar energiyasining pasaytirish (so‘ndirish) va yutish xususiyati, asosan, tarkibida vodorod borligiga bog‘liq (undan tashqari, pasaytirish xususiyati berilliyda, uglerodda, temirda ham kuchli). Vodorod yadrosining massasi neytron massasiga yaqin bo‘lgani uchun, neytron ( ) vodorod yadrosi bilan uchrashganda energiyasi pasayadi, ya’ni tez neytron iliqqa o‘tadi. Agar, jinslarda vodorod bo‘lsa, neytron 15-30 sm shu jinslardan tarqalib iliq neytronga o‘tadi. Vodorod suvda, neft va gazda ko‘p bo‘ladi. Agar jinslarda vodorod bo‘lmasa, unda neytron 40 – 60sm masofani bosib iliqqa o‘tadi.
SHunday qilib, jinslarning neytron energiyasini pasaytirish va yutish qobiliyati, tarkibida neytronlarni egallash kesimi anomal yuqori bo‘lgan elementlar borligiga, g‘ovakligiga, suvga, gazga va neftga to‘yinganligiga bog‘liq ekan.
Neytron yadro bilan urilganda yoki dastlabki yo‘nalishi o‘zgaradi (potensialli sochilish), yoki yadro uni egallaydi va oraliq yadroni hosil qiladi. Oraliq yadro pastki energetik sathaga o‘tganda yadroviy zarra yoki γ – kvant chiqaradi. Neytronni chiqarish bilan yadroni parchalanishidan so‘ng yadro dastlabkidan farqlanmaydi va bunday jarayon rezonansli sochilish deb ataladi. Boshqa zarralar yoki γ – kvantlarni chiqarish bilan tarkibiy yadroni parchalanishida yadroviy o‘zgarishlar sodir etadi. Sochilishga qaraganda bunday jarayon neytronlarni yutilishi deb ataladi.
Gamma – kvantlarni chiqarib o‘tayotgan neytronlarni yutilishi (radiatsion egallash) sekin va iliq neytronlarga xos. Neytronni radiatsion egallash gamma – nurlanishi bilan o‘tadi.
Neytronlarni potensialli va rezonansli sochilish yadroni qo‘zg‘atishi (noelastik sochilish) bilan va qo‘zg‘atmasdan (elastik sochilish) o‘tishi mumkin. Noelastik sochilish tez neytronlarga va atom nomeri katta bo‘lgan muhitlarga xos. Elastik sochilish (bu jarayonda neytron yadro bilan bitta urilishida energiyasining kichik qismini yo‘qotadi) engil muhitlarda energiyasi nisbatan kichik bo‘lgan neytronlar (iliq) o‘tganda sodir bo‘ladi.