हवा के साथ गामा क्वांटा की बातचीत की विशेषताओं की गणना। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण)

कुओं के भूवैज्ञानिक खंड का अध्ययन (कुएं का लिथोलॉजिकल और भूवैज्ञानिक खंड)

कुओं की तकनीकी स्थिति का अध्ययन

एक तेल और गैस क्षेत्र के विकास पर नियंत्रण

कुओं में वेध और ब्लास्टिंग करना

कुएं की दीवारों से निर्माण परीक्षण और नमूना लेना

8. गामा क्वांटा का पदार्थ के साथ अंतःक्रिया, गामा किरण लॉगिंग, हल की जाने वाली समस्याएं

रेडियोधर्मिता - α, β, किरणों और कभी-कभी अन्य कणों के उत्सर्जन के साथ कुछ परमाणु नाभिकों की अनायास क्षय होने की क्षमता। गामा किरणें लघु तरंगदैर्घ्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। चट्टानों में γ - क्वांटा की पथ लंबाई दसियों सेंटीमीटर तक पहुँचती है। उनकी उच्च मर्मज्ञ शक्ति के कारण, वे प्राकृतिक रेडियोधर्मिता की विधि में दर्ज मुख्य प्रकार के विकिरण हैं। कण ऊर्जा इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) में व्यक्त की जाती है। पर्यावरण पर गामा विकिरण के प्रभाव को रेंटजेन्स में परिमाणित किया जाता है। प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्वों में सबसे आम यूरेनियम U238, थोरियम Th232 और पोटेशियम आइसोटोप K40 हैं। तलछटी चट्टानों की रेडियोधर्मिता, एक नियम के रूप में, सीधे मिट्टी की सामग्री की सामग्री पर निर्भर करती है। सैंडस्टोन, चूना पत्थर और डोलोमाइट्स में कम रेडियोधर्मिता होती है, सेंधा नमक, एनहाइड्राइट्स और कोयले में सबसे कम रेडियोधर्मिता होती है। कुएं के साथ प्राकृतिक गामा विकिरण की तीव्रता को मापने के लिए, -विकिरण संकेतक वाले डाउनहोल उपकरण का उपयोग किया जाता है। गैस-निर्वहन जगमगाहट काउंटर एक संकेतक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। गैस-डिस्चार्ज काउंटर एक सिलेंडर है जिसमें दो इलेक्ट्रोड रखे जाते हैं। सिलेंडर एक मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिक के वाष्प के साथ एक अक्रिय गैस के मिश्रण से भरा होता है, जो कम दबाव में होता है। मीटर एक उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत से जुड़ा है - लगभग 900 वोल्ट। गैस-डिस्चार्ज काउंटर का संचालन इस तथ्य पर आधारित है कि -क्वांटा, इसमें गिरकर, गैस भराव के अणुओं को आयनित करता है। इससे मीटर में डिस्चार्ज हो जाता है, जो इसके पावर सर्किट में करंट पल्स बनाएगा। गामा किरण लॉगिंग। पदार्थ से गुजरते समय, गामा क्वांटा इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक के साथ बातचीत करता है। इससे -विकिरण की तीव्रता कमजोर हो जाती है। पदार्थ के साथ गामा क्वांटा की बातचीत के मुख्य प्रकार हैं इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े का निर्माण, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, कॉम्पटन प्रभाव (γ -क्वांटम अपनी ऊर्जा का हिस्सा एक इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित करता है और आंदोलन की दिशा बदलता है)। एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन निकलता है। कई प्रकीर्णन घटनाओं के बाद, क्वांटम की ऊर्जा उस मान तक घट जाएगी जिस पर यह फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण अवशोषित हो जाती है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस तथ्य तक कम हो जाता है कि γ-क्वांटम अपनी सारी ऊर्जा को आंतरिक शेल के इलेक्ट्रॉनों में से एक में स्थानांतरित कर देता है और अवशोषित हो जाता है, और इलेक्ट्रॉन को परमाणु के बाहर निकाल दिया जाता है। जीजीसी की रीडिंग पर कुएं का महत्वपूर्ण प्रभाव है। यह जांच के आसपास के माध्यम के घनत्व को कम करता है और व्यास के अनुपात में GHA रीडिंग को बढ़ाता है। कुएं के प्रभाव को कम करने के लिए, जीजीएस उपकरणों में क्लैंपिंग डिवाइस और स्क्रीन होते हैं जो संकेतक को ड्रिलिंग तरल पदार्थ के बिखरे हुए -विकिरण से बचाते हैं। चट्टान का विकिरण और इस मामले में बिखरे हुए -विकिरण की धारणा स्क्रीन में छोटे छिद्रों के माध्यम से की जाती है, जिन्हें कोलिमेटर कहा जाता है। बिखरे हुए गामा विकिरण की विधि के आरेखों की एक विशिष्ट विशेषता प्रत्यक्ष नहीं है, बल्कि घनत्व के साथ एक प्रतिक्रिया है, जो जांच के आकार के कारण है। यदि संकेतक को स्रोत के पास रखा जाता है, तो बढ़े हुए घनत्व वाले माध्यम को भी बिखरे हुए -विकिरण की उच्च तीव्रता द्वारा चिह्नित किया जाएगा।

9. आस्तीन के स्थान के आधार पर वेध अंतराल की पहचान

कपलिंग के विद्युत चुम्बकीय स्थान की विधि का उपयोग किया जाता है:

अटके हुए ड्रिल पाइप के उपकरण जोड़ों की स्थिति स्थापित करने के लिए;

आवरण स्ट्रिंग के आस्तीन कनेक्शन की स्थिति का निर्धारण;

कपलिंग की स्थिति के लिए अन्य उपकरणों की रीडिंग का सटीक बंधन;

कई उपकरणों के संकेतों का पारस्परिक बंधन;

टयूबिंग के वंश की गहराई का स्पष्टीकरण;

कुएं के वर्तमान तल का निर्धारण;

अनुकूल परिस्थितियों में - वेध अंतराल का निर्धारण और आवरण तारों के उल्लंघन (टूटना, दरारें) के स्थानों की पहचान करना।

विधि का भौतिक आधार: कपलिंग (एलएम) के विद्युत चुम्बकीय स्थान की विधि उनके विच्छेदन के कारण ड्रिल पाइप, आवरण और ट्यूबिंग की धातु की चुंबकीय चालकता में परिवर्तन के पंजीकरण पर आधारित है।

उपकरण: क्लच लोकेटर का डिटेक्टर (सेंसर) एक डिफरेंशियल मैग्नेटिक सिस्टम होता है, जिसमें एक कोर के साथ एक मल्टीलेयर कॉइल होता है और दो स्थायी मैग्नेट होते हैं जो कॉइल में और उसके आसपास एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। कॉलम के साथ लोकेटर को उन जगहों पर ले जाने पर जहां पाइप टूट गए हैं, चुंबकीय प्रवाह को पुनर्वितरित किया जाता है और ईएमएफ को मापने वाले कॉइल में प्रेरित किया जाता है।

सक्रिय क्लच लोकेटर में दो कॉइल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक रोमांचक और एक रिसीविंग वाइंडिंग होती है। रोमांचक वाइंडिंग में एक वैकल्पिक वोल्टेज लगाने से उत्पन्न एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, प्राप्त वाइंडिंग में एक वैकल्पिक वोल्टेज उत्पन्न होता है, जो पर्यावरण के चुंबकीय गुणों पर निर्भर करता है। एक सूचनात्मक पैरामीटर प्राप्त करने वाले वाइंडिंग में वोल्टेज अंतर है, जो माध्यम की निरंतरता पर निर्भर करता है।

टिकट 4

10. एक आवरण वाले कुएं में वेल लॉगिंग कॉम्प्लेक्स, हल किए जाने वाले कार्य

एक कुएं के भूवैज्ञानिक खंड का अध्ययन करने के लिए लॉगिंग के सफल उपयोग के लिए एक पूर्वापेक्षा भूभौतिकीय सर्वेक्षणों के उपयुक्त पैकेज (कार्यक्रम) का चुनाव है। कार्यक्रम को इसे सौंपे गए कार्यों के समाधान को न्यूनतम संभव मात्रा में माप के साथ सुनिश्चित करना चाहिए। काम की भूवैज्ञानिक और तकनीकी स्थितियों की समानता को ध्यान में रखते हुए, विभिन्न क्षेत्रों में मानक जीआईएस कॉम्प्लेक्स स्थापित किए जाते हैं। मानक पैकेज में सामान्य अध्ययन शामिल होते हैं जो पूरे वेलबोर और आशाजनक तेल और गैस अंतराल के कानूनी अध्ययनों में किए जाते हैं। एक आवरण वाले कुएं में, माइक्रोलॉगिंग और बीकेजेड को छोड़कर सभी प्रकार की लॉगिंग की जाती है (क्योंकि इनका उपयोग एक खुले छेद में किया जाता है, क्योंकि ये विधियाँ मिट्टी के केक की मोटाई निर्धारित करती हैं)।

11. न्यूट्रॉन गामा किरण लॉगिंग, भौतिक मूल बातें, वक्र, हल की जाने वाली समस्याएं

न्यूट्रॉन लॉगिंग का उपयोग खुले और आवरण वाले कुओं में किया जाता है और इसका उपयोग निम्नलिखित समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है:

वर्गों के लिथोलॉजिकल विभाजन के प्रयोजन के लिए;

वर्तमान गैस-तेल संपर्क (जीओसी) की स्थिति का निर्धारण, गैस की सफलता के अंतराल, अतिप्रवाह, जलाशय में तेल की गिरावट और गैस संतृप्ति का आकलन;

गठन जल की उच्च लवणता वाले कुओं में WOC के तेल-जल संपर्क की स्थिति का निर्धारण।

न्यूट्रॉन विकिरण में सबसे अधिक भेदन शक्ति होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि न्यूट्रॉन, अनावेशित कण होने के कारण, परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं और नाभिक के कूलम्ब क्षेत्र द्वारा प्रतिकर्षित नहीं होते हैं। गामा क्वांटा की तरह, न्यूट्रॉन को ऊर्जा ई की विशेषता है, जो इस मामले में उनकी गति से संबंधित है। 1-15 MeV, मध्यवर्ती 1 MeV - 10 eV, धीमी या एपिथर्मल 0.1-10 eV और थर्मल न्यूट्रॉन की औसत ऊर्जा 0.025 eV के साथ तेज़ न्यूट्रॉन होते हैं। ऊर्जा के हिस्से के नुकसान के साथ एक नाभिक के साथ एक लोचदार टक्कर में न्यूट्रॉन की बातचीत, यानी। न्यूट्रॉन के मॉडरेशन में, और नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन पर कब्जा। कई MeV से 0.1 eV तक की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन के लिए, मुख्य प्रकार की बातचीत लोचदार प्रकीर्णन है। न्यूट्रॉन के लोचदार प्रकीर्णन के साथ, टक्कर के कारण ऊर्जा हानि की मात्रा केवल नाभिक के द्रव्यमान से निर्धारित होती है: नाभिक का द्रव्यमान जितना छोटा होगा, ऊर्जा की हानि उतनी ही अधिक होगी। नायब। ऊर्जा की हानि तब होती है जब एक न्यूट्रॉन हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक से टकराता है। माध्यम के मुख्य न्यूट्रॉन मापदंडों में से एक मंदी की लंबाई L3 है। यह औसत दूरी है जहां से एक न्यूट्रॉन उत्सर्जित होता है जहां से यह थर्मल ऊर्जा तक धीमा हो जाता है। मॉडरेट किए गए न्यूट्रॉन तत्वों के नाभिक से टकराते और टकराते रहते हैं, लेकिन औसत ऊर्जा को बदले बिना। इस प्रक्रिया को प्रसार कहते हैं। एक न्यूट्रॉन मंदी के बिंदु से कब्जा करने के बिंदु तक जितनी औसत दूरी तय करता है उसे प्रसार लंबाई कहा जाता है। प्रसार की लंबाई आमतौर पर मंदी की लंबाई से बहुत कम होती है। थर्मल न्यूट्रॉन की गति का अंतिम परिणाम कुछ परमाणु नाभिक द्वारा इसका अवशोषण होता है। जब एक न्यूट्रॉन एक नाभिक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, तो ऊर्जा एक या अधिक -क्वांटा के रूप में जारी की जाती है। निम्नलिखित प्रकार की न्यूट्रॉन विधियाँ हैं: NGM न्यूट्रॉन गामा विधि, NMN एपिथर्मल न्यूट्रॉन विधि और NMT थर्मल न्यूट्रॉन विधि। वे इस्तेमाल किए गए संकेतकों के प्रकार से एक दूसरे से भिन्न होते हैं। पल्स न्यूट्रॉन विधियाँ। स्पंदित न्यूट्रॉन लॉगिंग का सार गैर-स्थिर न्यूट्रॉन क्षेत्रों और न्यूट्रॉन जनरेटर द्वारा उत्पन्न -क्षेत्रों के अध्ययन में निहित है। न्यूट्रॉन जनरेटर स्पंदित मोड में 10 से 500 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ संचालित होता है। स्पंदित विधियों में, चट्टान को t अवधि के अल्पकालिक तेज न्यूट्रॉन फ्लक्स के साथ विकिरणित किया जाता है, एक के बाद एक समय अंतराल t पर।

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व्याख्यान 8 गामा क्वांटा फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की बातचीत की प्रक्रियाएं फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के क्रॉस सेक्शन के लक्षण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का क्रॉस सेक्शन इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की दिशा कॉम्पटन प्रभाव इलेक्ट्रॉन पर कॉम्पटन प्रभाव का क्रॉस सेक्शन प्रोटॉन पर कॉम्पटन प्रभाव का क्रॉस सेक्शन " पदार्थ के साथ गामा क्वांटा की परस्पर क्रिया"

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गामा क्वांटा की ई / एम बातचीत: -फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव; - इलेक्ट्रॉनों पर लोचदार प्रकीर्णन (कॉम्पटन प्रभाव); - कणों के जोड़े का जन्म। प्रक्रियाएं ऊर्जा रेंज keV - सैकड़ों MeV में होती हैं, जिनका उपयोग अक्सर अनुप्रयुक्त अनुसंधान में किया जाता है। ऊर्जा Eγ और पदार्थ की विशेषताओं पर निर्भरता पर विचार करें गामा क्वांटा की बातचीत की प्रक्रियाएं -क्वांटम की ऊर्जा और इसकी तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध:

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फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव एक गामा क्वांटम की क्रिया के तहत एक तटस्थ परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने की प्रक्रिया है। एक मुक्त इलेक्ट्रॉन गामा क्वांटम को अवशोषित नहीं करता है। कोई गामा किरण नहीं है। इसका मतलब यह है कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दौरान, इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा प्राप्त होती है Ii - आयनीकरण क्षमता TA - आयन की गतिज ऊर्जा

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फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्रॉस सेक्शन के लक्षण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव संभव है यदि -क्वांटम की ऊर्जा आयनीकरण क्षमता (के, एल, एम…-शेल) से अधिक है यदि< Ik , то выбивание электронов происходит только с внешних оболочек L, M.. Выбивание электронов с внутренних оболочек сопровождается монохроматическим рентгеновским характеристическим излучением, возникающим при переходе атомного электрона на освободившийся уровень. При этом может возникать целый каскад взаимосвязанных переходов. Передача энергии иона одному или нескольким орбитальным электронам, приводит в вылету из атома электронов Оже.

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फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट क्रॉस सेक्शन यदि -क्वांटम की ऊर्जा सबसे बाहरी शेल की आयनीकरण क्षमता से कम है, तो फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट क्रॉस सेक्शन शून्य के बराबर है। एक और सीमित मामला - यदि -क्वांटम की ऊर्जा बहुत बड़ी है (ईγ >> आई), तो हम मान सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन मुक्त है, और मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव संभव नहीं है। जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है, क्रॉस सेक्शन स्पर्शोन्मुख रूप से शून्य हो जाता है। शेल आयनीकरण संभावित ऊर्जाओं (Eγ = Ii) की सीमा में, क्रॉस सेक्शन कूदता है। खंड पर, एम-शेल पर क्रॉस सेक्शन कम हो जाता है, क्योंकि इस शेल पर इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा के संबंध में बंधन होता है गामा-रे फोटॉन कम हो जाता है, जबकि एल-शेल से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव अभी भी ऊर्जावान रूप से निषिद्ध है।

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फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्रॉस सेक्शन पर एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन के मजबूत बंधन का प्रभाव परमाणु चार्ज पर एक शक्ति-कानून निर्भरता में परिलक्षित होता है क्वांटम-मैकेनिकल गणना के लिए विभिन्न गोले पर परमाणु इलेक्ट्रॉनों के कार्यों के ज्ञान की आवश्यकता होती है प्रभावी क्रॉस सेक्शन आंतरिक के-शेल से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का निर्धारण संबंधों (सेमी 2/परमाणु) द्वारा किया जाता है: यदि > एमसी 2 थॉमसन बिखरने वाला क्रॉस सेक्शन तेजी से घटते क्रॉस सेक्शन फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट क्रॉस सेक्शन

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इलेक्ट्रॉन पलायन की दिशा यदि गामा किरणों की एक किरण परमाणुओं से टकराती है, तो उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन तरंग के विद्युत क्षेत्र वेक्टर के साथ फोटॉन गति के लंबवत दिशा में मुख्य रूप से उत्सर्जित होते हैं। इसीलिए। उच्च ऊर्जा फोटॉन के लिए कम ऊर्जा वितरण के लिए फोटोइलेक्ट्रॉनों का कोणीय वितरण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव कम ऊर्जा पर फोटॉन अवशोषण की मुख्य प्रक्रिया है। भारी परमाणुओं पर अवशोषण विशेष रूप से प्रभावी होता है।

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कॉम्पटन प्रभाव: एक बिखरे हुए फोटॉन की ऊर्जा एक परमाणु इलेक्ट्रॉन द्वारा उच्च-ऊर्जा γ-क्वांटम का लोचदार प्रकीर्णन क्वांटम ऊर्जा आयनीकरण क्षमता से बहुत अधिक है Еγ >> I ; एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त माना जा सकता है इस प्रक्रिया में, ऊर्जा के साथ एक -क्वांटम (तरंग -) बिखरने के दौरान एक कण के गुणों को प्रदर्शित करता है () आइए जानें कि बिखरी हुई क्वांटम की ऊर्जा बिखरने वाले कोण पर कैसे निर्भर करती है 4- का संरक्षण गति

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कॉम्पटन प्रभाव: एक बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा एक बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा उसके बिखरने के कोण और बिखरे हुए कणों के कोणों के बीच संबंध पर निर्भर करती है: एक इलेक्ट्रॉन और γ-क्वांटम उच्च ऊर्जा पर, की ऊर्जा के लिए एक सरलीकृत अभिव्यक्ति बिखरा हुआ गामा-क्वांटा प्राप्त होता है बिखरने के बाद गामा-क्वांटम की ऊर्जा प्रारंभिक ऊर्जा पर निर्भर नहीं करती है एक इलेक्ट्रॉन के लिए उदाहरण के लिए, जब वापस बिखरना () हमेशा ऊर्जा ऐसा परिणाम गामा क्वांटम के कणिक गुणों की अभिव्यक्ति हैस्लाइड 11 एक प्रोटॉन पर कॉम्पटन प्रभाव का क्रॉस सेक्शन क्या प्रोटॉन पर कॉम्पटन प्रभाव संभव है? गुणात्मक विचारों से संकेत मिलता है कि बातचीत करने के लिए, एक गामा किरण को लक्ष्य के "विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से टकराना" चाहिए, जो कि कण के कॉम्पटन तरंग दैर्ध्य की विशेषता है। यहाँ से हम अनुपात पाते हैं यह देखा गया है कि प्रोटॉन पर कॉम्पटन प्रभाव की उपेक्षा की जा सकती है। एक प्रोटॉन द्वारा प्रकीर्णन के मामले में मात्रा को मान से बदलकर क्रॉस सेक्शन के सटीक सूत्रों से एक समान निष्कर्ष प्राप्त किया जाता है। जब गामा क्वांटा पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो सूक्ष्म-वस्तुओं के क्वांटम-यांत्रिक गुण प्रकट होते हैं

गामा विकिरण विशेषता तीव्रता, जिसे ऊर्जा के उत्पाद के रूप में समझा जाता हैγ -क्वांटा उनकी संख्या से, गामा-क्वांटा के प्रवाह के लिए सामान्य सतह प्रति सेकंड प्रति सेकंड गिर रहा है।

किसी भी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए, एक बिंदु स्रोत से -विकिरण की तीव्रता विकिरण स्रोत से दूरी के वर्ग के विपरीत अनुपात में घट जाती है (यदि माध्यम में कोई अतिरिक्त अवशोषण नहीं है)। यह विकिरण प्रवाह के विशुद्ध रूप से ज्यामितीय गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है, अर्थात। विकिरण के एक बिंदु स्रोत से दूरी के साथ इसका विचलन। वास्तव में, इस तरह का कमजोर होना एक पूर्ण शून्य में देखा जाएगा।

गामा विकिरण एक अत्यधिक मर्मज्ञ विकिरण है। लेकिन किसी भी पदार्थ से गुजरने पर वह इस पदार्थ द्वारा अवशोषित हो जाएगा। यह अवशोषण परमाणुओं, इलेक्ट्रॉनों और पदार्थ के नाभिक के साथ γ-विकिरण की बातचीत के कारण हो सकता है, जो निम्नलिखित प्रभावों के रूप में प्रकट होता है:

· प्रकाश विद्युत प्रभाव- एक -क्वांटम (अक्सर से) द्वारा परमाणुओं के आंतरिक इलेक्ट्रॉन शेल से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने में शामिल होता है प्रति-शेल), जो इसके आयनीकरण और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति की ओर जाता है। यह प्रभाव 0.5 MeV से नीचे -क्वांटा की ऊर्जाओं पर प्रबल होता है;

· कॉम्पटन प्रभाव,जो इस तथ्य में शामिल है कि एक γ-क्वांटम एक परमाणु के बाहरी आवरण में एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करता है, इसे अपनी ऊर्जा का हिस्सा स्थानांतरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी ऊर्जा कम हो जाती है और इसकी दिशा बदल जाती है (कॉम्पटन स्कैटरिंग);

· जोड़ी निर्माण -यदि एक -क्वांटम सीधे नाभिक के पास उड़ता है और इसकी ऊर्जा 1.022 MeV से अधिक हो जाती है, तो एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी बन सकती है;

· फोटोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं,जिसमें गामा क्वांटा, नाभिक द्वारा अवशोषित किया जा रहा है, इसे उत्तेजित करता है, अपनी ऊर्जा को इसमें स्थानांतरित करता है, और यदि यह ऊर्जा न्यूट्रॉन, प्रोटॉन या अल्फा कण की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक है, तो ये कण नाभिक छोड़ सकते हैं। विखंडनीय नाभिक (235 U, 239 Pu, आदि) पर, यदि गामा-क्वांटम की ऊर्जा परमाणु विखंडन सीमा से अधिक है, तो इसका विखंडन होगा।

इन सभी अंतःक्रियाओं के कारण, जब गामा विकिरण अवशोषक से होकर गुजरता है, तो इसकी तीव्रता कानून के अनुसार घट जाती है:

कहाँ पे मैं 0 , मैंअवशोषक से गुजरने से पहले और बाद में -विकिरण की तीव्रता है;

μ रैखिक क्षीणन गुणांक है;

डीअवशोषक की मोटाई है।

अंजीर पर। चित्र 3.1 क्षीणन प्रयोग का एक सरल डिज़ाइन दिखाता है। जब गामा विकिरण तीव्रता के साथ मैं 0 अवशोषक मोटाई पर पड़ता है डी, तीव्रता मैंअवशोषक से गुजरने वाले विकिरण को घातांकीय व्यंजक (3.1) द्वारा वर्णित किया जाता है।

चावल। 3.1. गामा विकिरण क्षीणन का मूल नियम

संचरित विकिरण की तीव्रता मैंगामा विकिरण की ऊर्जा, अवशोषक की संरचना और मोटाई का एक कार्य है। रवैया मैं/मैं 0 को गामा विकिरण का संप्रेषण कहा जाता है। चित्र 3.2 गामा किरणों की तीन विभिन्न ऊर्जाओं के घातांकीय क्षीणन को दर्शाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि गामा विकिरण की ऊर्जा में वृद्धि के साथ संप्रेषण बढ़ता है और अवशोषक की मोटाई में वृद्धि के साथ घटता है। समीकरण (3.1) में कारक μ को रैखिक क्षीणन कारक कहा जाता है।

रैखिक क्षीणन कारकμ किरणों की ऊर्जा और अवशोषित सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है। इसका आयाम m -1 है और यह संख्यात्मक रूप से मोनोएनेरजेनिक गामा क्वांटा के अंश के बराबर है जो पदार्थ में विकिरण पथ की प्रति इकाई समानांतर बीम को छोड़ देता है। रैखिक क्षीणन गुणांक पदार्थ के घनत्व और क्रम संख्या के साथ-साथ गामा किरणों की ऊर्जा पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, सीसा में उच्च घनत्व और उच्च परमाणु संख्या होती है और समान मोटाई के एल्यूमीनियम या स्टील की तुलना में घटना गामा विकिरण के बहुत छोटे अंश को प्रसारित करती है।

चावल। 3.2. सीसा अवशोषक की मोटाई पर गामा किरणों के संप्रेषण की निर्भरता

विभिन्न सामग्रियों के लिए 60 सह स्रोत से गामा विकिरण के रैखिक क्षीणन गुणांक के मूल्यों को तालिका 3.1 में प्रस्तुत किया गया है, और -क्वांटा की ऊर्जा पर उनकी निर्भरता - तालिका 3.2 में।

विकिरण की तीव्रता को आधा करने के लिए आवश्यक अवशोषक परत की मोटाई कहलाती है आधा मोटाई डी 1/2।

यह अवशोषण कानून (3.1) से निम्नानुसार है कि आधा मोटाई बराबर है

तालिका 3.1

-विकिरण सामग्री Co-60 . का रैखिक क्षीणन गुणांक μ

तालिका 3.2

सामग्री के रेखीय क्षीणन गुणांक μ की निर्भरता

γ-क्वांटा . की ऊर्जा पर

इ, मेवी	μ, सेमी -1
प्रमुख	पानी	अल्युमीनियम	लोहा	सीसा	हवा
0,10		0,171	0,455	2,91	0,342	2.00 10 -4
0,15	22,8	0,151	0,371	1,55	0,304	1.76 10 -4
0,20	11,1	0,137	0,328	1,15	0,277	1.59 10 -4
0,30	4,43	0,119	0,280	0,865	0,241	1.38 10 -4
0,40	2,62	0,106	0,249	0,740	0,214	1.23 10 4
0,50	1,80	0,0966	0,227	0,661	0,196	1.12 10 -4
0,80	0,999	0,0786	0,184	0,526	0,159	9.13 10 -5
1,0	0,798	0,0279	0,165	0,471	0,143	8.21 10 -5
1,5	0,591	0,0575	0,135	0,382	0,117	6.68 10 -5
2,0	0,518	0,0493	0,116	0,334	0,0999	5.74 10 -5
3,0	0,475	0,0396	0,0950	0,284	0,0801	4.63 10 -5
4,0	0,472	0,0340	0,0834	0,260	0,0684	3.98 10 -5
5,0	0,480	0,0302	0,0761	0,247	0,0603	3.54 10 -5
8,0	0,519	0,0242	0,0651	0,233	0,0482	2.87 10 -5
	0,552	0,0220	0,0619	0,233	0,0439	2.62 10 -5
	0,628	0,0193	0,0584	0,241	0,0380	2.31 10 -5
	0,694	0,0180	0,0578	0,250	0,0351	2.19 10 -5
	0,792	0,0170	0,0584	0,269	0,0329	2.08 10 -5
	0,863	0,0166	0,0603	0,285	0,0320	2.06 10 -5
	0,915	0,0166	0,0616	0,299	0,0320	2.08 10 -5

रैखिक क्षीणन गुणांक सबसे सरल क्षीणन गुणांक है जिसे प्रयोगात्मक रूप से मापा जा सकता है, लेकिन यह आमतौर पर अवशोषित सामग्री के घनत्व पर निर्भरता के कारण लुकअप तालिकाओं में नहीं दिया जाता है। उदाहरण के लिए, पानी, बर्फ और भाप में एक ही ऊर्जा के लिए अलग-अलग रैखिक क्षीणन गुणांक होते हैं, भले ही वे एक ही पदार्थ से बने हों।

गामा किरणें मुख्य रूप से परमाणु इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, इसलिए क्षीणन गुणांक इलेक्ट्रॉन घनत्व के समानुपाती होना चाहिए पी, जो अवशोषित सामग्री के थोक घनत्व के समानुपाती होता है। किसी दिए गए पदार्थ के लिए, उस पदार्थ के थोक घनत्व में इलेक्ट्रॉन घनत्व का अनुपात थोक घनत्व से स्वतंत्र एक Z/A स्थिर होता है। Z/A अनुपात सबसे भारी तत्वों और हाइड्रोजन को छोड़कर सभी के लिए लगभग स्थिर है:

पी = जेडρ / ए, (3.3)

कहाँ पे पी- इलेक्ट्रॉन घनत्व;

जेड- परमाणु क्रमांक;

- द्रव्यमान घनत्व;

ए- जन अंक।

यदि हम रैखिक क्षीणन गुणांक को पदार्थ घनत्व से विभाजित करते हैं, तो हम प्राप्त करते हैं द्रव्यमान क्षीणन कारक, जो पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है:

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक को सेमी 2 / जी (एसआई प्रणाली में - एम 2 / किग्रा) में मापा जाता है और यह केवल पदार्थ की क्रम संख्या और गामा किरणों की ऊर्जा पर निर्भर करता है। इस गुणांक की माप की इकाई को देखते हुए, इसे अवशोषक के प्रति इकाई द्रव्यमान में इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन माना जा सकता है। द्रव्यमान क्षीणन गुणांक को प्रतिक्रिया क्रॉस सेक्शन (सेमी 2) के संदर्भ में लिखा जा सकता है:

कहाँ पे एन 0 - अवोगाद्रो की संख्या (6.02 10 23);

लेकिन- अवशोषित तत्व की द्रव्यमान संख्या।

इंटरेक्शन क्रॉस सेक्शन मैंप्रतिक्रिया क्रॉस सेक्शन की परिभाषा में समान हैं, अर्थात। रिसाव की संभावना निर्धारित करता है मैंएक परमाणु के साथ गामा क्वांटम की बातचीत के दौरान वें प्रक्रिया। यह रैखिक क्षीणन गुणांक μ . से संबंधित है मैंसूत्र

कहाँ पे एन- 1 सेमी 3 में किसी पदार्थ के परमाणुओं की संख्या;

मैं- फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (एफ), कॉम्पटन प्रभाव (सी) और इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े (पी) के गठन के प्रभाव का एक संक्षिप्त पदनाम।

क्रॉस सेक्शन प्रति परमाणु बार्न्स में व्यक्त किए जाते हैं।

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का उपयोग करते हुए, समीकरण (3.1) को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

, (3.7) जहां एक्स = ρ डी.

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक घनत्व पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन फोटॉन ऊर्जा और अवशोषक की परमाणु संख्या पर निर्भर करता है। आंकड़े 3.3 और 3.4 कार्बन से लेड तक के तत्वों के समूहों के लिए 0.01 से 100 MeV की सीमा में फोटॉन ऊर्जा पर निर्भरता दिखाते हैं। यह कारक रेखीय क्षीणन कारक की तुलना में अधिक सामान्यतः सारणीबद्ध होता है क्योंकि यह किसी विशेष तत्व के साथ गामा किरणों के परस्पर क्रिया की संभावना को निर्धारित करता है।

चावल। 3.3. विभिन्न सामग्रियों के लिए फोटॉन ऊर्जा पर कुल द्रव्यमान अवशोषण गुणांक की निर्भरता (ऊर्जा रेंज 0.01 से 1 MeV तक)

संदर्भ पुस्तक में विभिन्न पदार्थों के लिए 0.01 से 10 MeV की सीमा में रेखीय और द्रव्यमान क्षीणन गुणांक की निर्भरता और उनकी ऊर्जा पर गामा क्वांटा का औसत मुक्त पथ शामिल है।

एक जटिल पदार्थ के साथ गामा विकिरण की बातचीत की विशेषता है प्रभावी क्रमसूचक Zइस पदार्थ का प्रभाव। यह ऐसे सशर्त सरल पदार्थ की क्रम संख्या के बराबर है, जिसका द्रव्यमान क्षीणन गुणांक गामा किरणों की किसी भी ऊर्जा पर इस जटिल पदार्थ के द्रव्यमान क्षीणन गुणांक के साथ मेल खाता है। इसकी गणना अनुपात से की जाती है:

कहाँ पे 1 , 2 ,…, n- एक जटिल पदार्थ में घटक पदार्थों का वजन प्रतिशत;

μ 1 /ρ 1, μ 2 /ρ 2 , …, μ एन/ρ एनएक जटिल पदार्थ में घटक पदार्थों के द्रव्यमान क्षीणन गुणांक हैं।

पदार्थ के साथ गामा विकिरण की बातचीत के उपरोक्त तीन मुख्य प्रभावों को ध्यान में रखते हुए, कुल रैखिक क्षीणन गुणांक में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, कॉम्पटन प्रभाव और जोड़ी पीढ़ी प्रभाव द्वारा निर्धारित तीन घटक शामिल होंगे:

उनमें से प्रत्येक एक अलग तरीके से पदार्थ की क्रम संख्या और गामा किरणों की ऊर्जा पर निर्भर करता है।

पर प्रकाश विद्युत प्रभाव एक गामा क्वांटम एक परमाणु द्वारा अवशोषित होता है, और एक इलेक्ट्रॉन परमाणु से बाहर निकलता है (चित्र 3.5)।

चावल। 3.5. फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण प्रक्रिया की योजनाबद्ध

गामा-क्वांटम की ऊर्जा का एक हिस्सा, बाध्यकारी ऊर्जा ε ई के बराबर, एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के अलगाव पर खर्च किया जाता है, और बाकी इस इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। उसकी:

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की पहली विशेषता यह है कि यह तभी होता है जब गामा किरण की ऊर्जा परमाणु के संबंधित कोश में इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक होती है। यदि गामा किरण की ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से कम है प्रति-खोल, लेकिन in . से अधिक ली-शेल, फिर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव परमाणु के सभी कोशों पर जा सकता है, सिवाय प्रति-खोल, आदि

दूसरी विशेषता एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा में वृद्धि के साथ गामा किरणों के फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण में वृद्धि है। कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉनों पर, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव व्यावहारिक रूप से नहीं देखा जाता है, और मुक्त इलेक्ट्रॉन गामा किरणों को बिल्कुल भी अवशोषित नहीं करते हैं। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का रैखिक क्षीणन गुणांक अनुपात के समानुपाती होता है Z4/ई γ 3 .

यह आनुपातिकता केवल अनुमानित है, क्योंकि घातांक जेड 4.0 से 4.8 की सीमा में भिन्न होता है। जैसे ही गामा क्वांटम की ऊर्जा घटती है, फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण की संभावना तेजी से बढ़ती है (चित्र 3.6 देखें)। फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण कम ऊर्जा वाली गामा किरणों, एक्स-रे और ब्रेम्सस्ट्रालंग के लिए प्रमुख अंतःक्रियात्मक प्रक्रिया है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव मुख्य रूप से देखा जाता है क- तथा ली- 10 MeV तक की गामा किरणों की ऊर्जा पर भारी परमाणुओं के गोले। गामा किरणों की ऊर्जा में वृद्धि के साथ गुणांक μ f तेजी से घटता है और लगभग 10 MeV की ऊर्जा पर शून्य तक पहुंच जाता है, अर्थात। फोटोइलेक्ट्रॉन उत्पन्न नहीं होते हैं। अंजीर पर। 3.6 लेड के लिए फोटोवोल्टिक द्रव्यमान विलुप्त होने के गुणांक को दर्शाता है। घटती ऊर्जा के साथ अंतःक्रिया की संभावना तेजी से बढ़ती है, लेकिन फिर के-इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा के ठीक नीचे गामा-रे फोटॉन ऊर्जा में तेजी से घट जाती है। इस छलांग को कहा जाता है क-किनारा। इस ऊर्जा के नीचे, गामा किरण में दस्तक देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है क-इलेक्ट्रॉन। नीचे कजब तक ऊर्जा बाध्यकारी ऊर्जा से कम हो जाती है, तब तक -एज इंटरैक्शन की संभावना फिर से बढ़ जाती है ली-इलेक्ट्रॉन। ऐसी छलांगें कहलाती हैं लीमैं - , लीद्वितीय - , ली III - - किनारों।

चावल। 3.6. सीसा के लिए फोटोवोल्टिक द्रव्यमान विलुप्त होने का गुणांक

परमाणुओं के कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉनों पर, -क्वांटा बिखरे हुए हैं, जिन्हें कहा जाता है कॉम्पटन प्रभाव . इस तरह की बातचीत के साथ, समान द्रव्यमान के साथ γ-क्वांटा के लोचदार टकराव होते हैं, जैसा कि यह था एम γ = ई / सी 2इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान के साथ मुझे. योजनाबद्ध रूप से, ऐसा टकराव चित्र 3.7 में दिखाया गया है। इस तरह के प्रत्येक टकराव में, γ-क्वांटम अपनी ऊर्जा का हिस्सा इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित करता है, जिससे इसे गतिज ऊर्जा मिलती है। इसलिए, इन इलेक्ट्रॉनों को कहा जाता है हटना इलेक्ट्रॉनों. रिकॉइल इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा बराबर होगी

कहाँ पे वीऔर टक्कर से पहले और बाद में γ-क्वांटम की आवृत्ति हैं;

एचप्लैंक स्थिरांक है।

चावल। 3.7. पदार्थ के साथ गामा क्वांटम की बातचीत की योजना

कॉम्पटन प्रभाव के साथ

टक्कर के बाद, रिकॉइल इलेक्ट्रॉन और γ-क्वांटम -क्वांटम की प्रारंभिक दिशा के सापेक्ष θ और कोणों पर बिखर जाते हैं। ऊर्जा और संवेग (संवेग) के संरक्षण के नियमों को ध्यान में रखते हुए, -क्वांटम की तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन होगा:

स्पर्शरेखा टक्करों में, γ-क्वांटम छोटे कोणों (φ ~ 0) द्वारा विक्षेपित होता है और इसकी तरंग दैर्ध्य नगण्य रूप से बदल जाती है। यह ललाट टकरावों में अधिकतम होगा (φ ~ 180 0), मान तक पहुंचना

एक बिखरे हुए गामा-क्वांटम और एक रिकॉइल इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा ई ईसंबंधों द्वारा और θ कोणों के साथ गामा क्वांटम की प्रारंभिक ऊर्जा से संबंधित हैं:

चूँकि -क्वांटम की किसी भी इलेक्ट्रॉन के साथ अन्योन्यक्रिया स्वतंत्र होती है, इसलिए μ . का मान प्रतिइलेक्ट्रॉन घनत्व के समानुपाती एन ई, जो, बदले में, क्रमिक संख्या के समानुपाती होता है जेडपदार्थ। -क्वांटम . की ऊर्जा पर μ की निर्भरता एचवी और जेडभौतिकविदों क्लेन, निशिना और टैम द्वारा प्राप्त, का रूप है:

कहाँ पे एन- किसी पदार्थ के 1 सेमी 3 में परमाणुओं की संख्या।

कॉम्पटन प्रभाव मुख्य रूप से परमाणुओं के बाहरी कोश में कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉनों पर होता है। जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है, बिखरे हुए -क्वांटा का अंश घटता जाता है। लेकिन रैखिक प्रकीर्णन गुणांक में कमी μ to μ f से अधिक धीरे-धीरे होता है। इसलिए, ऊर्जा क्षेत्र में इ> 0.5 MeV कॉम्पटन प्रभाव फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर प्रबल होता है।

गामा किरण स्पेक्ट्रोमेट्री में, मात्रा डीμ करने के लिए / डीई ईबुलाया अंतर कॉम्पटन प्रकीर्णन गुणांकγ -क्वांटा. इसका भौतिक अर्थ यह है कि यह ऊर्जा के साथ गामा-रे फ्लक्स Ф द्वारा गठित पदार्थ के प्रति इकाई आयतन में रिकॉइल इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करता है। इ, जिसकी ऊर्जा शून्य से अधिकतम मान की सीमा में है उसकीमैक्स। क्लेन-निशिना-टैम सिद्धांत मात्रा के लिए एक विश्लेषणात्मक अभिव्यक्ति प्राप्त करना संभव बनाता है डीμ प्रति / डीई ई = रा, कहाँ पे एनकिसी पदार्थ के प्रति इकाई आयतन में परमाणुओं की संख्या है। इस निर्भरता को स्पष्ट करने के लिए, हम गामा किरणों की तीन निश्चित ऊर्जाओं के लिए रिकॉइल इलेक्ट्रॉनों के चित्रमय वितरण प्रस्तुत करते हैं (चित्र। 3.8)। किरणों की उच्च ऊर्जा (2 MeV से अधिक) के मामले में, रिकॉइल इलेक्ट्रॉनों का ऊर्जा वितरण व्यावहारिक रूप से स्थिर होता है। एक स्थिर मान से विचलन (पुनरावृत्ति इलेक्ट्रॉनों के वितरण घनत्व में वृद्धि) तब शुरू होता है जब उनकी ऊर्जा तथाकथित -क्वांटम की ऊर्जा के करीब पहुंचती है कॉम्पटन चोटी. इस मामले में, कॉम्पटन शिखर में पुनरावृत्ति इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा गामा क्वांटा की ऊर्जा से कुछ कम है जो उन्हें उत्पन्न करती है (जैसा कि आंकड़े से देखा जा सकता है)।

चावल। 3.8. रिकॉइल इलेक्ट्रॉनों का ऊर्जा वितरण

विभिन्न ऊर्जाओं के -क्वांटा के लिए

चूंकि रिकॉइल इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा γ-क्वांटा की प्रारंभिक ऊर्जा से अधिक नहीं हो सकती है, कॉम्पटन शिखर के बाद वितरण अचानक शून्य हो जाता है। -क्वांटा (1.5 MeV से कम) की ऊर्जा में कमी के साथ, कॉम्पटन शिखर के नीचे वितरण एकरूपता का भी उल्लंघन होता है। चित्र 3.9 गामा किरणों की ऊर्जा पर कॉम्पटन एज की ऊर्जा की निर्भरता को दर्शाता है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि जैसे-जैसे गामा किरणों की ऊर्जा बढ़ती है, फोटोपीक और कॉम्पटन एज की ऊर्जा में अंतर पहले तेजी से बढ़ता है, लेकिन, 100-200 केवी की ऊर्जा से शुरू होकर, यह अंतर एक स्थिर मूल्य पर जाता है।

जोड़ी प्रभाव नाभिक के पास -क्वांटम के पारित होने के दौरान होता है, यदि इसकी ऊर्जा 1.022 MeV के थ्रेशोल्ड मान से अधिक हो। नाभिक के क्षेत्र के बाहर, एक -क्वांटम एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन युग्म नहीं बना सकता, क्योंकि इस मामले में, गति के संरक्षण के कानून का उल्लंघन किया जाएगा। यद्यपि 1.022 MeV की ऊर्जा एक युग्म उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन तब उत्पन्न कणों का संवेग शून्य के बराबर होना चाहिए, जबकि γ-क्वांटम का संवेग शून्य से भिन्न और बराबर होता है इ γ /सी. हालांकि, नाभिक के क्षेत्र में, यह प्रभाव संभव हो जाता है, क्योंकि इस मामले में -क्वांटम की ऊर्जा और गति संरक्षण कानूनों का उल्लंघन किए बिना इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और नाभिक के बीच वितरित की जाती है। इस मामले में, चूंकि नाभिक का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन के द्रव्यमान से हजारों गुना अधिक होता है, इसलिए इसे -क्वांटम की ऊर्जा का एक नगण्य हिस्सा प्राप्त होता है, जो लगभग पूरी तरह से इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन के बीच वितरित होता है। योजनाबद्ध रूप से, इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के जन्म का प्रभाव चित्र 3.10 में दिखाया गया है।

चावल। 3.9. गामा-किरणों की ऊर्जा पर कॉम्पटन एज की ऊर्जा की निर्भरता

चावल। 3.11. लीड के लिए -क्वांटा की ऊर्जा पर गामा विकिरण के रैखिक क्षीणन गुणांक की निर्भरता

ऊपर वर्णित सभी तीन अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाएं कुल सामूहिक विलोपन गुणांक में योगदान करती हैं। तीन अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाओं का सापेक्ष योगदान गामा-क्वांटम की ऊर्जा और अवशोषक की परमाणु संख्या पर निर्भर करता है। अंजीर पर। 3.12 ऊर्जा और परमाणु संख्याओं की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करने वाले द्रव्यमान क्षीणन वक्रों का एक सेट दिखाता है। हाइड्रोजन के अपवाद के साथ सभी तत्वों के लिए क्षीणन गुणांक, कम ऊर्जा क्षेत्र में तेज वृद्धि हुई है, जो इंगित करता है कि इस क्षेत्र में फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण प्रमुख बातचीत प्रक्रिया है। इस वृद्धि का स्थान दृढ़ता से परमाणु क्रमांक पर निर्भर करता है। कम ऊर्जा क्षेत्र में वृद्धि के ऊपर, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का मूल्य धीरे-धीरे कम हो जाता है, एक ऐसे क्षेत्र को परिभाषित करता है जिसमें कॉम्पटन बिखराव प्रमुख बातचीत है।

चावल। 3.12. कुछ तत्वों के द्रव्यमान क्षीणन गुणांक

(गामा क्वांटा की ऊर्जाएं दिखाई जाती हैं, जो आमतौर पर में उपयोग की जाती हैं)

गामा विकिरण द्वारा यूरेनियम और प्लूटोनियम समस्थानिकों की पहचान)

25 (लोहा) से कम परमाणु क्रमांक वाले सभी तत्वों के लिए द्रव्यमान क्षीणन गुणांक 200 से 2000 केवी तक ऊर्जा सीमा में लगभग समान हैं। 1 से 2 MeV की सीमा में, क्षीणन वक्र सभी तत्वों के लिए अभिसरण करते हैं। हाइड्रोजन द्रव्यमान क्षीणन वक्र के आकार से पता चलता है कि 10 केवी से ऊपर की ऊर्जा के साथ गामा किरणों की परस्पर क्रिया लगभग विशेष रूप से कॉम्पटन प्रकीर्णन द्वारा होती है। उच्च परमाणु संख्या वाले तत्वों के लिए 2 MeV से ऊपर की ऊर्जा पर जेडजोड़े के गठन के साथ बातचीत की प्रक्रिया महत्वपूर्ण हो जाती है, और द्रव्यमान क्षीणन गुणांक फिर से बढ़ने लगता है।

गामा क्वांटा की पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया

वेल रेडियोमेट्री की भौतिक नींव

भाग 2. परमाणु भौतिकी के तरीके

परमाणु भूभौतिकी में, केवल सबसे अधिक मर्मज्ञ विकिरणों का उपयोग किया जाता है - न्यूट्रॉन और गामा क्वांटा, जो स्टील आवरण और सीमेंट पत्थर के माध्यम से अच्छी तरह से गठन प्रणाली को "देखते हैं"। चट्टानों में न्यूट्रॉन के कारण होने वाली प्रतिक्रियाएं गामा किरणों के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं की तुलना में बहुत अधिक विविध हैं। इस कारण से, तेल, गैस और अन्य खनिज जमा में स्थिर और स्पंदित न्यूट्रॉन विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ताकि चट्टानों के जलाशय गुणों को निर्धारित किया जा सके, उत्पादक वस्तुओं की पहचान की जा सके, क्षेत्र के विकास को नियंत्रित किया जा सके, चट्टानों और खनिज कच्चे माल का मौलिक विश्लेषण किया जा सके और कई अन्य महत्वपूर्ण हल किए जा सकें। समस्याएं..

पदार्थ के साथ गामा क्वांटा (साथ ही अन्य कणों) की बातचीत का माप प्रभावी अंतःक्रिया क्रॉस सेक्शन - सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक है। सूक्ष्म खंड s एक कण के दूसरे लक्ष्य कण (नाभिक, इलेक्ट्रॉन, परमाणु) के साथ परस्पर क्रिया की संभावना को निर्धारित करता है। स्थूल खंड - पदार्थ की एक इकाई मात्रा के साथ एक कण के संपर्क की संभावना का माप; यह प्रति इकाई आयतन के लक्ष्यों की संख्या से सूक्ष्म-अनुभाग के उत्पाद के बराबर है। ऐतिहासिक रूप से स्थापित परंपरा के अनुसार, गामा क्वांटा के लिए मैक्रो-सेक्शन को आमतौर पर कहा जाता है रैखिक क्षीणन गुणांक और m (Σ के बजाय) को निरूपित करें। मान 1/Σ किसी विशेष प्रकार की बातचीत के लिए औसत मुक्त पथ निर्धारित करता है।

गामा विकिरण पदार्थ में निम्न के कारण क्षीण होता है: प्रकाश विद्युत प्रभाव; कॉम्पटन प्रभाव; जोड़ी गठन; फोटोन्यूक्लियर इंटरैक्शन।

पर प्रकाश विद्युत प्रभाव (चित्र 7.1a) गामा क्वांटा एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल के साथ परस्पर क्रिया करता है। उभरता हुआ फोटोइलेक्ट्रॉन गामा विकिरण की ऊर्जा का हिस्सा ले जाता है इ=एचवी-इ 0 , जहां इ 0 एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा है। प्रक्रिया 0.5 MeV से अधिक नहीं ऊर्जा पर आगे बढ़ती है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी विशिष्ट एक्स-रे उत्पन्न करता है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सूक्ष्म क्रॉस सेक्शन गामा-रे की ऊर्जा और सीरियल नंबर पर निर्भर करता है जेडतत्व

एस च \u003d 12.1 इ –3,15 जेड 4.6 [खलिहान/परमाणु]।

मजबूत निर्भरता जेडआपको चट्टानों (एक्स-रे रेडियोमेट्रिक और चयनात्मक गामा-गामा विधियों) में भारी तत्वों की सामग्री के मात्रात्मक निर्धारण के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करने की अनुमति देता है।

पर कॉम्पटन प्रभाव, गामा विकिरण इलेक्ट्रॉनों के साथ संपर्क करता है, ऊर्जा का हिस्सा उन्हें स्थानांतरित करता है, और फिर चट्टान में फैलता है, गति की प्रारंभिक दिशा में परिवर्तन के साथ कई बिखरने का अनुभव करता है। यह प्रक्रिया गामा किरणों की किसी भी ऊर्जा पर संभव है और 0.2 . पर मुख्य है<इ<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.

चित्र 7.1ए, बी. पदार्थ के साथ गामा विकिरण की मुख्य प्रकार की बातचीत ( एक) और ऊर्जा की श्रेणी और परमाणु क्रमांक जिसमें वे दिखाई देते हैं ( बी) (आईएईए, 1976 ई.):

1 - प्रकाश विद्युत प्रभाव; 2 - कॉम्पटन स्कैटेरिंग; 3 इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन नैप के गठन का प्रभाव है

परमाणु नाभिक के क्षेत्र में फोटॉन से उत्पन्न होने वाले इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के गठन की प्रक्रिया कम से कम 1.02 MeV की ऊर्जा पर भारी तत्वों (चित्र 7.1b देखें) वाले चट्टानों के लिए सबसे अधिक संभावना है।

, विभिन्न ऊर्जाओं पर, गामा क्वांटा मुख्य रूप से विभिन्न लक्ष्यों के साथ बातचीत करता है: परमाणु, इलेक्ट्रॉन, परमाणु नाभिक।

ऊर्जा रेंज में जहां कॉम्पटन और फोटो प्रभाव सबसे महत्वपूर्ण हैं (चित्र। 7.1 बी), कुल मैक्रोस्कोपिक इंटरैक्शन क्रॉस सेक्शन (जिसे रैखिक क्षीणन गुणांक भी कहा जाता है)

एम = एम एफ + एम के = एम के (1+एम एफ / एम के) (7.1)

जहां एम से = एनई एस के - कॉम्पटन प्रभाव का मैक्रो-सेक्शन; एनई प्रति इकाई आयतन में इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

Z/A=1/2 के अनुपात वाले तत्वों से युक्त मीडिया का इलेक्ट्रॉन घनत्व थोक घनत्व के समानुपाती होता है (ऐसे मीडिया को "सामान्य" कहा जाता है)। हाइड्रोजन की उपस्थिति के कारण, जिसके लिए Z/A=1, चट्टानें "सामान्य" मीडिया से भिन्न होती हैं; इस अंतर का माप "सामान्य वातावरण में कमी का गुणांक" है।

जटिल संरचना के माध्यम की प्रभावी परमाणु संख्या ϶ᴛᴏ ऐसे एकल-तत्व माध्यम की क्रमिक संख्या होती है, जिसका फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण क्रॉस सेक्शन किसी दिए गए बहु-तत्व माध्यम के समान होता है।

मोनोलेमेंट पर्यावरण के लिए नी=डी एन ए ज़ू/ए, कहाँ पे एन एअवोगाद्रो संख्या है; लेकिनतथा जेड- मास नंबर और सीरियल नंबर; डी घनत्व है। चट्टान बनाने वाले खनिजों को बनाने वाले तत्व चूंकि परमाणु नाभिक की स्थिरता के लिए शर्त (परमाणु बलों की संतृप्ति की स्थिति) की आवश्यकता होती है ए=एन+पी» एन+जेड»2 जेड, (एन» जेड) (कहाँ पे एनतथा आरनाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या हैं), तो जेड/ए=0.5 तत्व के प्रकार की परवाह किए बिना (एकमात्र अपवाद हाइड्रोजन है)।

, कॉम्पटन स्कैटरिंग के साथ, मैक्रो-सेक्शन m से घनत्व (मान 2d .) द्वारा निर्धारित किया जाता है जेड/एइलेक्ट्रॉन घनत्व कहा जाता है)। यह तथ्य एक कठोर शारीरिक औचित्य के रूप में कार्य करता है। गामा-गामा विधि का घनत्व संशोधन (GGM) . कॉम्पटन प्रभाव के ऊर्जा क्षेत्र में m»d, और मान

घनत्व पर निर्भर नहीं करता (चित्र। 7.2b); इस मान को आमतौर पर "द्रव्यमान क्षीणन गुणांक" के रूप में जाना जाता है।

अंजीर। 7.2 ए, बी. गामा किरणों की ऊर्जा पर द्रव्यमान क्षीणन गुणांक m/d की निर्भरता ( एक) और परमाणु संख्या जेडतत्व ( बी) वक्रों का कोड - गामा क्वांटा की ऊर्जा, MeV

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रकीर्णन के प्रभाव की तुलना करने की सुविधा के लिए, प्रति इलेक्ट्रॉन फोटोअवशोषण के क्रॉस सेक्शन का उपयोग किया जाता है

एस एफ / जेड = पी.ई×10 -2 ( इ/132) –3,15 , (7.3)

जहां मूल्य पी.ई("फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण सूचकांक") बराबर है ( जेड/10) 3.6। वर्गों का अनुपात m f / m k \u003d s f / Z s k " पी.ई/s से. प्रभावी परमाणु क्रमांक जेड eff को निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है (बहु-तत्व वातावरण के लिए):

जहां Z मैं, ए मैं,पी मैं-क्रमांक, परमाणु भार और भार (द्रव्यमान) अंश मैं-वें तत्व, क्रमशः, और योग एक प्राकृतिक मिश्रण में सभी तत्वों तक बढ़ाया जाता है।

क्षीणन और तीव्रता डीजेमोटाई के साथ एक सजातीय पदार्थ की एक सपाट परत में गामा विकिरण की एक विस्तृत किरण की डीएक्सरेडियोधर्मी क्षय के नियम के समान एक अंतर समीकरण द्वारा वर्णित है:

अभिन्न रूप में

जे(एक्स) = जे 0 क्स्प (-एम एक्स). (7.6)

यदि माध्यम का घनत्व निर्भर करता है एक्स("बाधा" ज्यामिति), अर्थात। μ = μ (एक्स), फिर

जे(एक्स) = जे 0exp[-Λ( एक्स)], (7.7)

जहां परत x की ऑप्टिकल मोटाई है, या

जहां (х) द्रव्यमान परत मोटाई х है; - द्रव्यमान क्षीणन गुणांक।

एक बिंदु समस्थानिक स्रोत के लिए, ज्यामितीय विचलन का नियम 1/(4p .) आर 2) गोलाकार ज्यामिति में ("उलटा वर्ग नियम"):

जे(आर) = जे 0 क्स्प (-एम आर)/ (4p आर 2). (7.9)

यह अभिव्यक्ति गैर-बिखरे हुए (न्यूट्रॉन या गामा) विकिरण के स्थानिक वितरण का वर्णन करती है। एक मोनोएनर्जेटिक स्रोत से गुणा बिखरे हुए विकिरण (चित्र। 7.3) के स्पेक्ट्रम में बिखरा हुआ विकिरण शामिल है, लेकिन घटती ऊर्जा के साथ, गुणा बिखरा हुआ विकिरण कभी भी अधिक योगदान देता है। जब तक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का क्रॉस सेक्शन छोटा होता है, तब तक निर्धारण कारक पदार्थ का इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है, जो बदले में, माध्यम के घनत्व से निर्धारित होता है। फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण क्रॉस सेक्शन (गामा किरणों की ऊर्जा में कमी के अनुसार) में वृद्धि के साथ, स्पेक्ट्रम का आयाम कम हो जाता है, और न केवल घनत्व से, बल्कि पदार्थ की प्रभावी परमाणु संख्या से भी निर्धारित होता है ( फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण सूचकांक)। इस कारण से, स्पेक्ट्रोमेट्रिक पंजीकरण न केवल चट्टान के घनत्व को निर्धारित करना संभव बनाता है, बल्कि इसकी प्रभावी परमाणु संख्या (चट्टान का लिथोलॉजिकल प्रकार) भी निर्धारित करता है। GGM के इस संशोधन को सामान्यतः "चयनात्मक" कहा जाता है।

चित्र 7.3।एक ही घनत्व की चट्टानों में कई गुना बिखरे हुए गामा विकिरण का स्पेक्ट्रम, लेकिन अलग रचना (I.G. Dyadkin के अनुसार, 1978 ।; V. Bertozzi, D. Ellis, J. Vol, 1981 ᴦ।):

1 -3 - परमाणु संख्या जेडक्रमशः छोटा, मध्यम और बड़ा; 4 - फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन बिखरने का क्षेत्र; 5 कॉम्पटन प्रकीर्णन क्षेत्र है, एसस्पेक्ट्रम का नरम हिस्सा है; एचस्पेक्ट्रम का कठोर (कॉम्पटन) भाग है

पर जीजीएम का चयनात्मक संशोधन(जीजीएम-एस) नरम गामा विकिरण के स्रोतों और डिटेक्टरों का उपयोग करते हैं। GGM-S रीडिंग गामा क्वांटा के कॉम्पटन प्रकीर्णन (इसलिए, माध्यम के घनत्व पर) और उनके अवशोषण पर निर्भर करती है, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ चट्टान में भारी तत्वों की एकाग्रता से निर्धारित होता है। विधि का व्याख्यात्मक पैरामीटर फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण क्रॉस सेक्शन - पी ई [खलिहान/इलेक्ट्रॉन] है। किसी पदार्थ के प्रति इकाई आयतन के स्थूल अवशोषण अनुप्रस्थ काट को U द्वारा निरूपित किया जाता है, जिसे सामान्यतः कहा जाता है फोटोअवशोषण पैरामीटर [खलिहान / सेमी 3] और अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां बी ई इलेक्ट्रॉन घनत्व है। पैरामीटर यू में एक रैखिक पेट्रोफिजिकल मॉडल है। इससे पॉलीमिनरल जमाओं की लिथोलॉजिकल संरचना और सरंध्रता का निर्धारण करने के लिए पेट्रोफिजिकल समीकरणों की प्रणाली में जीजीएम-एस डेटा शामिल करना संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, एक माध्यम के दो-घटक मॉडल (एक कंकाल और कैपेसिटिव स्पेस को भरने वाला तरल पदार्थ) के लिए, फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण सूचकांक अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यू \u003d के पी यू फ्लो + (1-के पी) यू एसके, (7.10)

जहाँ U fl, U sk क्रमशः द्रव और कंकाल के संगत पैरामीटर हैं।

अल्फा और बीटा विकिरण (गामा क्वांटा में आवेश और आराम द्रव्यमान की कमी) से गामा विकिरण की प्रकृति में अंतर इस विकिरण की पदार्थ के साथ बातचीत के लिए एक मौलिक रूप से भिन्न तंत्र की ओर जाता है। माध्यम का आयनीकरण और उत्तेजना द्वितीयक आयनकारी कणों के कारण होता है। पदार्थ के साथ गामा क्वांटा की प्राथमिक अंतःक्रिया तीन मुख्य प्रक्रियाओं (अंतःक्रिया के तंत्र) तक कम हो जाती है:

प्रकाश विद्युत प्रभाव;

कॉम्पटन स्कैटेरिंग;

इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन युग्म का निर्माण।

प्रकाश विद्युत प्रभावयह है कि एक गामा किरण, एक परमाणु (अणु या आयन) के साथ बातचीत करते हुए, उसमें से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालती है। इस मामले में, गामा-क्वांटम स्वयं गायब हो जाता है, और इसकी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित हो जाती है, जो मुक्त हो जाती है (चित्र ए) और बीटा कण के समान आयनीकरण और उत्तेजना पैदा करती है।

मे बया कॉम्पटन स्कैटेरिंग (कॉम्पटन प्रभाव, लोचदार प्रकीर्णन) एक गामा किरण भी एक परमाणु (अणु या आयन) से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालती है, लेकिन साथ ही अपनी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित करती है, और स्वयं आंदोलन की दिशा (बिखरने) को बदल देती है - आंकड़ा ख.

यदि गामा क्वांटम की ऊर्जा 1.02 MeV से अधिक है, तो गामा क्वांटम एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन में बदल सकता है।

ऐसा परिवर्तन केवल परमाणु नाभिक के पास होता है और गामा क्वांटम (चित्र 6c) के गायब होने की ओर जाता है। गठित पॉज़िट्रॉन पदार्थ में गति करता है, धीमा हो जाता है और माध्यम के इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत करता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन विद्युत चुम्बकीय विकिरण के गठन के साथ गायब (विनाश) हो जाते हैं, जिसे एनीहिलेशन कहा जाता है।

गामा किरणों की बढ़ती ऊर्जा के साथ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना तेजी से घटती है। कॉम्पटन के बिखरने की संभावना भी गामा किरणों की बढ़ती ऊर्जा के साथ कम हो जाती है, लेकिन उतनी तेजी से नहीं जितनी कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के लिए। 1.02 MeV से प्रारंभ होकर ऊर्जा के साथ युग्म बनने की प्रायिकता बढ़ जाती है। यह माना जा सकता है कि गामा किरणों की "छोटी" ऊर्जाओं के क्षेत्र में, गामा विकिरण की पदार्थ के साथ बातचीत का मुख्य तंत्र फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होगा। "मध्यम" ऊर्जा के क्षेत्र में - कॉम्पटन प्रभाव, और "उच्च" के क्षेत्र में - इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े का निर्माण। "छोटे", "मध्यम" और "उच्च" ऊर्जा की अवधारणाएं माध्यम Z के परमाणुओं के आवेश पर निर्भर करती हैं। उदाहरण के लिए, सीसा के लिए, इन ऊर्जा श्रेणियों को लगभग 0.5 MeV और 5 MeV द्वारा अलग किया जाता है।

इस प्रकार, जब गामा विकिरण पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो अंततः निम्नलिखित बनते हैं:

ए) उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन, जिनमें से आगे का भाग्य मौलिक रूप से बीटा कणों के भाग्य से भिन्न नहीं होता है;

बी) माध्यमिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण - बिखरा हुआ गामा क्वांटा और विनाश विकिरण।

सामान्य तौर पर, अल्फा, बीटा और गामा विकिरण की बातचीत की भौतिक तस्वीर में अंतर केवल प्रारंभिक चरण में प्रकट होता है, जो एक सेकंड के अरबवें हिस्से तक रहता है। कणों द्वारा पदार्थ में स्थानांतरित ऊर्जा को द्वितीयक कणों - इलेक्ट्रॉनों, फोटॉनों - और इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजनाओं की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जो एक समान तरीके से व्यवहार करते हैं, भले ही आयनकारी कण ने उन्हें उत्पन्न किया हो। वे कम ऊर्जा के साथ बड़ी संख्या में नए इलेक्ट्रॉनों, फोटॉनों और इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजनाओं के निर्माण के लिए अपनी ऊर्जा का "विनिमय" करते हैं (इस प्रक्रिया को "ऊर्जा अपव्यय" कहा जाता है), प्राथमिक कण की क्रिया को एक निश्चित मात्रा तक विस्तारित करता है।

बातचीत का परिणाम पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करता है। गैसों (वायु सहित) के लिए, अणुओं का आयनीकरण और उत्तेजना विकिरण की क्रिया का मुख्य परिणाम है, हालांकि इसके साथ रासायनिक प्रतिक्रियाएं अधिक या कम सीमा तक होती हैं (गैसों में अणुओं के बीच बड़ी दूरी के कारण वे मुश्किल होते हैं) जिससे नए पदार्थों का निर्माण होता है। तरल पदार्थों के लिए, गठित रासायनिक रूप से सक्रिय कणों (आयनों, रेडिकल्स) की रासायनिक प्रतिक्रियाएं पहले से ही विकिरण के प्रभाव का मुख्य प्रभाव हैं। ठोस पदार्थों पर विकिरण की क्रिया भी अक्सर रासायनिक परिवर्तनों की ओर ले जाती है और हमेशा उनके क्रिस्टल जाली (इलेक्ट्रॉनिक संरचना का उल्लंघन, रिक्तियों, अंतरालीय परमाणुओं, अव्यवस्थाओं, आदि) में दोष होता है, जिसका जन्म और विकास समय और मात्रा में होता है। बल्कि मुश्किल काम है..

विकिरण के संपर्क के परिणामस्वरूप किसी पदार्थ में होने वाले रासायनिक परिवर्तनों का अध्ययन विकिरण रसायन द्वारा किया जाता है। किसी पदार्थ की संरचना पर विकिरण का प्रभाव और, तदनुसार, इसके गुणों के संशोधन का अध्ययन विकिरण सामग्री विज्ञान द्वारा किया जाता है, जो कि विकिरण रसायन विज्ञान की तरह, मौलिक (प्राकृतिक विज्ञान के विकास) और लागू दोनों से उच्च महत्व का है। (प्रौद्योगिकी का विकास) दृष्टिकोण।