放射性勘探基础知识
1.原子核的基本知识
原子是由原子核和围绕着它的电子所组成。而原子核是由质子和中子构成。质子是氢原子核、带正电（其电荷和一个电子所带的电量相等）。质子数等于外围的电子数，而中子不带电，所以原子呈中性。原子中的电子数相当于元素周期表上的原子序数Z。原子核里的质子和中子的总数即该元素的质量数A，因此，中子数N=A-Z。
2.放射性元素衰变规律
放射性元素衰变时，它的原子数量将随时间的增长而减少。实验表明，这种衰变遵从统计规律，在某一时刻的衰变率和当时存在的可以衰变的原子总数N成正比，即
比例系数λ称为衰变常数。负号表示在衰减过程中原子数随时间增加而减少。
若开始时（t=0）的原子数为N0，对式（9-18）积分，可得
图9-15 放射性元素衰变曲线
式（9-19）表明放射性元素在衰变过程中，元素的原子数按指数规律随时间而减少（图9-15）。衰变常数λ（单位为s-1、年-1）值随各种放射性元素而异，元素的λ值越大，衰变得越快。通常还用半衰期
来表示元素衰减的快慢。半衰期是元素的原子数由于衰变而减少到原来数目的一半所需的时间。把
代入式（9-19），得
常见元素的半衰期值见表9-1[45]。
表9-1 常见元素半衰期
3.放射性射线及其性质
天然放射性元素衰变时，从核内放射出的射线中有α、β和γ射线，少数元素还放出中子。当原子核中的质子数过多时，就会从核中放出一个
而发生蜕变。所放出的氦原子核是带正电的粒子，称为α射线。当原子核中的中子数过多时就会产生β蜕变，即核内中子转变成质子，使核内增多了一个质子，从而电荷增加了一个单位，并从原子核中放出一个高速度运动的电子（β粒子）。β射线是一种高速的带负电的电子流。当原子核放出α或β粒子后还有多余能量，使核仍处于激发状态，当核由激发状态过渡到正常状态时，把多余能量以光子形式放射出来产生γ蜕变。γ射线是波长极短的电磁波，不带电，其实是一种光子流。
三种射线具有以下几种性质：
（1）穿透能力。射线进入物质后完全停下来（α）或被吸收（β、γ）的距离（厚度）表示各自的射程，射程越大，穿透能力越强。α、β、γ三种射线的穿透能力之比约为1∶100∶10000。α射线在岩土体中的射程约为30μm，β射线的射程仅几毫米，而γ射线可达1～2m。
（2）电离能力。电离能力是指射线通过物质时在单位路程上所产生的离子对的数目。α、β、γ三种射线电离能力之比约为10000∶100∶1。
（3）荧光作用。射线射到某些物质（如硫化锌、碘化钠等）的表面上，能激起荧光或磷光。
（4）其他作用，射线能引起物质的化学变化和其他变化（如治疗癌症、促进植物生长等）。
γ射线与物质作用时产生如下三种效应：
（1）光电效应。低能量的γ射线与物质作用时，它的能量全部被壳层电子吸收，原子放出一个光电子。
（2）康普顿-吴有训效应。γ射线能量较大时，与电子发生碰撞，将部分能量传递给电子，有部分反冲电子逸出，γ本身能量降低并改变方向散射。
（3）形成电子对效应。能量大于1.02Mev的γ光子通过物质时，其能量有可能被全部吸收，转化成一个正电子和一个负电子逸出。
4.放射性测量单位
放射性强度单位是贝可勒尔（Becquerel，Bq），一贝可等于每秒一次核衰变，即1Bq=1s-1。旧的单位是居里Ci，每秒产生3.7×1010次衰变叫作1居里。1Ci=3.7×1010Bq；1μCi=3.7×107Bq。
照射量是指单位质量的物体（空气）在X或γ辐射后产生电离的电量。其单位是库仑每千克，即c/kg。旧单位是伦琴R，1R=2.578×10-4c/kg。
液体和氡气的浓度则以爱曼em为单位，1em=10-10Ci/L。