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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第九章第九章 中子测井中子测井 中子测井的核物理基础中子测井的核物理基础超热中子测井超热中子测井热中子测井热中子测井中子伽马测井中子伽马测井内容小结内容小结思考题思考题病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、中子和中子源一、中子和中子源 1 1、中子、中子 中中子子是是组组成成原原子子核核不不带带电电的的微微小小粒粒子子，其其质质量量约约为为一一个个氢氢原原子子核核的的质质量量，与与质质子子以以很很强强的核力结合
2、在一起，形成稳定的原子核。的核力结合在一起，形成稳定的原子核。 第一节第一节 中子测井的核物理基础中子测井的核物理基础病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程中能中子中能中子（1 keV -0.5MeV1 keV -0.5MeV）；）； 快中子（快中子（能量大于能量大于0.5MeV0.5MeV）根据中子能量的大小，将中子分为根据中子能量的大小，将中子分为 慢中子慢中子（0-1keV0-1keV） 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 以某种方式，给原子
3、核以能量，引起核以某种方式，给原子核以能量，引起核反应，把中子从原子核中释放出来的装置反应，把中子从原子核中释放出来的装置叫中子源。叫中子源。 测井使用两类中子源：测井使用两类中子源：同位素中源同位素中源和和加速器中子源加速器中子源。 2 2、中子源、中子源病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程同位素中子源（镅铍中子源）：同位素中子源（镅铍中子源）：加速器（脉冲）中子源（加速器（脉冲）中子源（D DT T中子源）：中子源）：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病
4、理生理过程二、中子与物质的作用二、中子与物质的作用 根根据据入入射射中中子子的的能能量量，中中子子与与物物质质的的作作用用分分为：为： 1 1、快中子非弹性散射、快中子非弹性散射 快快中中子子先先被被靶靶核核吸吸收收形形成成复复核核，而而后后再再放放出出一一个个能能量量较较低低的的中中子子，靶靶核核处处于于较较高高能能级级的的激激发发态态，激激发发态态的的靶靶核核以以伽伽马马射射线线的的形形式式释释放放出出能能量量以以回回到到基基态态，释释放放出出的的伽伽马马射射线线为为非非弹弹性性散射伽马射线，散射伽马射线，此作用为非弹性散射。此作用为非弹性散射。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体
5、内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 结果：结果：1 1）、）、快中子能量降低；快中子能量降低； 2 2）、）、产生非弹性散射伽马射线；产生非弹性散射伽马射线； 3 3）、快快中中子子与与不不同同靶靶核核产产生生的的非非弹弹性性散射伽马射线的能量不同散射伽马射线的能量不同产生的几率与中子能量有关，中子能量越产生的几率与中子能量有关，中子能量越高，产生的几率越大。高，产生的几率越大。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 2、快中子对原子核的活化、快中子对原子核的活化 快中子与稳定的原子核作
6、用会发生（快中子与稳定的原子核作用会发生（n n，）、（）、（n n，p p）核反应。生成新的放射性核）核反应。生成新的放射性核素。此作用为活化核反应。素。此作用为活化核反应。特点：活化形成的新核素，油一定的半衰期，特点：活化形成的新核素，油一定的半衰期，其衰变产生的伽马射线为活化伽马射线。其衰变产生的伽马射线为活化伽马射线。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程如如，衰变放射出伽马射线衰变式为衰变放射出伽马射线衰变式为病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生
7、理过程3 3、快中子的弹性散射、快中子的弹性散射 快快中中子子撞撞击击一一个个原原子子核核，撞撞击击后后中中子子和和靶靶核核组组成成的的系系统统的的总总动动能能不不变变，中中子子能能量量降降低低，靶靶核核仍仍处于基态，此作用为弹性散射。处于基态，此作用为弹性散射。 快中子经多次弹性散射后，能量逐渐减小，快中子经多次弹性散射后，能量逐渐减小，最后变为超热中子和热中子。最后变为超热中子和热中子。 快中子与不同靶核发生弹性散射时，快中子快中子与不同靶核发生弹性散射时，快中子变为超热中子或热中子所需时间不同。变为超热中子或热中子所需时间不同。1) 特点：特点：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体
8、内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程宏观弹性散射截面宏观弹性散射截面 ：1 1立方厘米物质原子核立方厘米物质原子核的微观弹性散射截面之和。的微观弹性散射截面之和。 2) 描述此过程的参数：描述此过程的参数：微观弹性散射截面微观弹性散射截面 ：一个快中子和一个原子：一个快中子和一个原子核发生弹性散射的几率，单位为巴核发生弹性散射的几率，单位为巴病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程减速长度减速长度 ：介质对快中子的减速长度与减速：介质对快中子的减速长度与减速距离有关，其关系如式（距离有关，其关
9、系如式（9 91 1）所示）所示。 （9 91 1）其中：其中： 为减速距离，为快中子减速为热中子为减速距离，为快中子减速为热中子所移动的直线距离。所移动的直线距离。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程表表9-19-1氢核素是最好的快中子减速核。氢核素是最好的快中子减速核。物质对快中子的减速能力取决于物质所含核素的物质对快中子的减速能力取决于物质所含核素的种类及数量。单位体积介质所含氢核素的个数越种类及数量。单位体积介质所含氢核素的个数越多，其减速能力越强。多，其减速能力越强。由表由表9 91 1得出：得出：病原体侵入
10、机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4 4、热中子的俘获、热中子的俘获 热热中中子子的的俘俘获获：热热中中子子形形成成后后，有有高高密密度度区区向向低低密密度度区区扩扩散散，在在扩扩散散过过程程中中，被被靶靶核核俘俘获获，形形成成复复核核，处处于于激激发发态态的的复复核核以以伽伽马马射射线线的的形形式式放放出出多多余余的的能能量量，靶靶核核回回到到基基态态。释释放放的的伽伽马马射射线线叫俘获伽马射线。叫俘获伽马射线。 描述靶核俘获热中子能力的参数为：描述靶核俘获热中子能力的参数为：扩散长扩散长度、宏观俘获截面和热中子寿命。度、宏观
11、俘获截面和热中子寿命。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微观俘获截面微观俘获截面：一个原子核俘获热中子的几：一个原子核俘获热中子的几率叫该原子核的微观俘获截面。率叫该原子核的微观俘获截面。宏观俘获截面宏观俘获截面： 1 1立方厘米物质原子核的微观立方厘米物质原子核的微观俘获截面之和叫宏观俘获截面。俘获截面之和叫宏观俘获截面。扩散长度扩散长度：从热中子产生到被俘获，热中子：从热中子产生到被俘获，热中子移动的直线距离为移动的直线距离为 ，则扩散长度定义为：，则扩散长度定义为： 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内
12、环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程表表9-2 9-2 几种核素的微观俘获截面几种核素的微观俘获截面 其中：镉、硼核对热中子的俘获截面最大，氯核其中：镉、硼核对热中子的俘获截面最大，氯核对热中子的俘获截面也比较大。对热中子的俘获截面也比较大。的微观俘获截面的微观俘获截面49000 49000 。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程热中子寿命热中子寿命：从热中子生成到它被俘获吸收为止所经：从热中子生成到它被俘获吸收为止所经过的平均时间。它与宏观俘获截面过的平均时间。它与宏观俘获截面 的关系为：
13、的关系为： 其中：其中：v为热中子移动速度，常温下，为热中子移动速度，常温下，v=0.22cm/s。 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程注：注：1 1、地层对快中子的弹性散射截面越大，则对地层对快中子的弹性散射截面越大，则对快中子的减速能力越强，快中子的减速距离越短。快中子的减速能力越强，快中子的减速距离越短。氢核素的减速能力强氢核素的减速能力强。地层中的氢地层中的氢:1、地层水（孔隙，泥质）、地层水（孔隙，泥质） 2、石油及天然气。、石油及天然气。地层中的氯：地层水（地层水矿化度）地层中的氯：地层水（地层水矿化度）2
14、、地层对热中子的俘获截面越大，则对热中子的俘地层对热中子的俘获截面越大，则对热中子的俘获能力越强，热中子扩散距离及寿命越短。获能力越强，热中子扩散距离及寿命越短。氯核素的氯核素的俘获能力强。俘获能力强。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、中子探测器三、中子探测器中中子子探探测测器器：利利用用超超热热中中子子、热热中中子子和和探探测测器器物物质质的的原原子子核核发发生生反反应应，放放出出电电离离能能力力很很强强的的带带电电离子以记录中子的装置。离子以记录中子的装置。硼探测器、锂探测器、氦三（硼探测器、锂探测器、氦三（
15、）探测器，）探测器，它们的核反应分别为：它们的核反应分别为：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第二节第二节 超热中子测井超热中子测井一、超热中子测井的基本原理一、超热中子测井的基本原理 1、基本概念基本概念源距源距：快中子源和超热中子探测器之间的距离。快中子源和超热中子探测器之间的距离。零零源源距距：超超热热中中子子探探测测器器的的计计数数率率不不随随地地层层减减速速能能力力的变化而变化的变化而变化。正正源源距距：大大于于零零源源距距的的源源距距。此此时时，超超热热中中子子探探测测器器的计数率随地层减速能力的增强而减
16、小。的计数率随地层减速能力的增强而减小。中子测井一般采用正源距。中子测井一般采用正源距。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 、超热中子测井仪超热中子测井仪 超热中子测井仪有快中子源和超热中子探超热中子测井仪有快中子源和超热中子探测器组成。快中子源和超热中子探测器之间的测器组成。快中子源和超热中子探测器之间的距离为源距，一般使用同位素中子源及采用正距离为源距，一般使用同位素中子源及采用正源距。为减小井眼影响，测井时，快中子源和源距。为减小井眼影响，测井时，快中子源和超热中子探测器贴靠井壁。如图超热中子探测器贴靠井壁。如图9-1所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、测量原理测量原理 由快中子源发出的快中子在地层中运动，与由快中子源发出的快中子在地层中运动，与地层中的各核素发生弹性散射，能量逐渐减小，地层中的各核素发生弹性散射，能量逐渐减小，速度降低，成为超热中子，其减速过程的长短与速度降低，成为超热中子，其减速过程的长短与地层
