Giáo trình địa vật lý giếng khoan part 5 pptx

Các đường cong đo ghi thế ∆U PP Nghiên cứu thế điện phân cực kích thích trong giếng khoan người ta có thể chọn một trong các quan hệ phụ thuộc hàm số của giá trị đo ∆UPP với cường độ dòn

Khi dòng điện ngoài chấm dứt, các ion trao đổi lại tái phân bổ trên màng sét và sinh ra gradien nồng độ làm xuất hiện thế phân cực kích thích Vậy có thể nói rằng trị

số phân cực giảm khi tăng nồng độ ion của chất điện phân Các đá cát sét b∙o hoà nước thì sẽ có hiệu ứng thấp

Trong tự nhiên ta có thể gặp các trường hợp môi trường có tất cả các điều kiện

bề mặt tiếp xúc giữa các bộ phận dẫn điện ion, điện tử và cách điện (các đá lục nguyên

và cacbonat có chứa pyrit dưới dạng xâm tán, b∙o hoà nước khoáng hoá cao ), dòng dẫn trong môi trường, vì vậy đồng thời có tất cả hiệu ứng dẫn ion và dẫn điện điện tử

Trong điều kiện đó, hiệu ứng toàn phần sẽ là tổng của các thế điện hình thành từ các hiện tượng vừa nêu trên

4.2.2 Đo thế điện phân cực kích thích trong giếng khoan

1 Sơ đồ nguyên tắc

Hình vẽ 4.13 là sơ đồ nguyên tắc đo thế điện phân cực kích thích ∆UPP trong giếng khoan

Trong sơ đồ đo ∆UPP sử dụng một hệ điện cực A1MA2 Các điện cực phát A1 và

A2 nối thông nhau, điện cực M đặt chính giữa để tránh bị kích thích khi phát dòng IPP

Điện cực B đặt cách xa hệ A1MA2 một khoảng cách đủ lớn để tránh nhiễu cảm ứng khi

đo Nhờ bộ chuyển mạch P, mạch đo thế ∆UPP và mạch phát AB làm việc theo chế độ luân chuyển (mạch này mở, mạch kia đóng) còn mạch đo điện trở Ra thì làm việc đồng

A1N

P

E

bộ với mạch AB Với sơ đồ ở hình 4.13 ta đồng thời đo thế phân cực kích thích ∆UPP và

điện trở suất biểu kiến Ra

Cường độ dòng phát kích thích được duy trì ổn định và đủ lớn để ảnh hưởng của thế tự phân cực SP là không đáng kể

2 Các đường cong đo ghi thế ∆U PP

Nghiên cứu thế điện phân cực kích thích trong giếng khoan người ta có thể chọn một trong các quan hệ phụ thuộc hàm số của giá trị đo ∆UPP với cường độ dòng phát I, thời gian trễ tính từ thời điểm kết thúc dòng phát hoặc mật độ dòng (j) hay chọn cả ba tham số trên cho phù hợp với đối tượng nghiên cứu

∆UPP = f(I)

∆UPP = φ(j) Việc lựa chọn một trong các tham số hay chọn cả ba tham số phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu

Các quá trình phân cực trên bề mặt tiếp xúc giữa các thành phần dẫn điện điện

tử và dẫn điện ion gặp ở các đối tượng nghiên cứu là đới quặng hoá (sulfua, oxit), vỉa than biến chất cao (antraxit)

Quá trình phân cực kích thích trên ranh giới tiếp xúc giữa phần dẫn điện ion và phần không dẫn điện hay gặp ở các loại đá chứa cacbonat và đá móng nứt nẻ không có quặng hoá kim loại

3) Thế phân cực kích thích

Cùng môt giá trị dòng phát kích thích không đổi khi tiến hành đo phân cực kích thích nhưng trường điện kích thích thay đổi theo điện trở suất của môi trường Thế phân cực kích thích thì phụ thuộc vào cường độ của trường kích thích nên số đo ∆UPPchịu ảnh hưởng của điện trở suất của vỉa nghiên cứu Vì thế trong các đá có điện trở cao, các đường cong đo thế phân cực, về mặt định tính có dạng tương tự như đường cong đo điện trở suất biểu kiến và rõ ràng như vậy không cho thêm thông tin gì trong phân tích địa chất

Các ảnh hưởng của điện trở suất có thể bị hạn chế đi rất nhiều nếu ta đo giá trị

hệ số tương đối1 của thế phân cực kích thích ηPP sau đây:

)26.4(

a

R

PP PP

Trong đó:

∆UPP - thế điện phân cực kích thích

∆URa - thế điện giữa hai điện cực thu M và N khi có dòng phát trong môi trường Đại lượng này tương ứng với tín hiệu đo điện trở suất biểu kiến

Hệ số phân cực kích thích tương đối ηPP sẽ không còn chịu ảnh hưởng do sự thay đổi điện trở của môi trường xung quanh giếng khoan Vì thế, nó thuận tiện hơn thế phân cực kích thích khi nghiên cứu lát cắt giếng khoan thăm dò các đới quặng hoá Khi gặp các đới quặng hoá, trên đường cong ηPP có dị thường lớn hơn đường cong ∆UPPrất nhiều vì ở đó, giá trị ∆URa rất nhỏ

4 Phạm vi ứng dụng của phương pháp phân cực kích thích

Phương pháp thế điện phân cực kích thích là một trong các phương pháp nghiên cứu các giếng khoan tìm kiếm thăm dò các quặng rắn và than Kết quả đo phân cực kích thích đặc biệt có hiệu quả cao ở các trường hợp nghiên cứu quặng sulfua đa kim

và than biến chất cao Các đới quặng hoá hay gặp trong đá xâm nhập và đá biến chất là các đá có điện trở suất cao nên có thể ảnh hưởng đến kết quả đo ∆UPP Trong trường hợp đới quặng giàu hoặc xâm tán thì biện pháp đo hệ số ηPP sẽ có kết quả rõ ràng hơn

Còn một lĩnh vực khá hấp dẫn khi áp dụng phương pháp phân cực kích thích để giải quyết các bài toán tìm kiếm nước dưới đất và về nguyên tắc có thể dựa vào kết quả

đo phân cực kích thích để xác định độ thấm của tầng chứa nước

Chương 5 Các phương pháp phóng xạ hạt nhân

Các phương pháp phóng xạ hạt nhân có cơ sở vật lý - địa chất dựa trên các hiện tượng phóng xạ tự nhiên và kích thích nhân tạo trong các lớp đất đá ở thành giếng khoan

Các phương pháp phóng xạ hạt nhân được sử dụng để nghiên cứu lát cắt địa chất không chỉ ở các giếng khoan trần (chưa chống ống) mà ở các giếng khoan đ∙ chống ống Đây là ưu điểm nổi bật của phương pháp này

độ bức xạ tự nhiên là không đáng kể Cường độ bức xạ gamma tự nhiên mà ta có thể đo

được chủ yếu là phần đóng góp của các nguyên tố trong các dẫy phóng xạ Uran (238U

92 ,235U

92 ),Thori (232Th

90 ) và đồng vị phóng xạ của Kali (40K

19 ), ngoài ra còn một lượng nhỏ khác như Rubi (87Rb

57 ) và các nguyên tố đất hiếm khác (138La

vị Một số nguyên tố trong các d∙y này có bức xạ ra tia gamma tự nhiên (chi tiết xem giáo trình thăm dò phóng xạ)

Tia gamma có bản chất là bức xạ sóng điện tử (foton) có thể ở dạng riêng rẽ (tia

γ bắn ra từ đồng vị 40K) hoặc phát xạ cùng với các tia α và β Tia gamma có khả năng

đâm xuyên lớn nên hay được đo vẽ trong giếng khoan Trong môi trường đất đá, tia γ

có thể bị khúc xạ, phản xạ và nhiễu xạ Năng lượng của chúng thay đổi trong khoảng rộng 0,0019 - 9MeV

b) Hoạt tính phóng xạ tự nhiên của các đá

Hoạt tính phóng xạ của các đá phụ thuộc vào thành phần khoáng vật và nguồn gốc của đá

Các đá xâm nhập phân biệt nhau theo mức độ bức xạ gamma tự nhiên Các đá

có thành phần axit (granit, granodiorit, ) có cường độ phóng xạ cao hơn cả vì có chứa Kali và các nguyên tố trong d∙y U, Th Feldspat và Mica là các khoáng vật có mặt nhiều trong đá macma chứa nhiều K, trong đó có thể có tới 0,02% là đồng vị 40K

Các đá bazơ và siêu bazơ có độ phóng xạ gamma tự nhiên thấp nhất

Các đá trầm tích là sản phẩm phong hoá từ đá macma có độ phóng xạ tự nhiên khác nhau Nếu sản phẩm bào mòn phong hoá từ đá axit, các đồng vị phóng xạ có độ linh động cao sẽ tích tụ ở những nơi nhất định Thạch anh- một trong những khoáng vật chính của đá axit sẽ kết tinh ở dạng sạch và kết thành đá cát có độ phóng xạ tự nhiên thấp Feldspat và mica là các khoáng vật có chứa nhiều K nên dễ bị hấp phụ bởi các khoáng vật sét, vì vậy mà sét thường có độ phóng xạ cao

Cường độ phóng xạ tự nhiên cao ở các lớp sét cũng còn vì các nguyên nhân khác nữa Trong quá trình lắng đọng, sét hấp phụ các ion của các nguyên tố đồng vị phóng xạ có trong các xác động vật cấp thấp Các sét bị bitum hoá, có thể chứa tới 0,01% Uran hay Thori Cường độ phóng xạ trong trường hợp này là do sự tích tụ các đồng

vị phóng xạ của các d∙y Uran và Thori khi có các chất keo sinh ra từ vật chất hữu cơ

Các đá cacbonat (vôi, dolomit, ) có độ phóng xạ thấp nhất ở các đới xảy ra quá trình dolomit hoá do tác động của nước dưới đất ta thấy có sự tăng nhẹ độ phóng xạ tự nhiên do có một lượng nhỏ các đồng vị phóng xạ có sẵn trong nước

Các đá cát kết và cacbonat có số đo độ phóng xạ tự nhiên tăng dần theo hàm lượng sét chứa trong đá

Dị thường phóng xạ tự nhiên có thể cao trong trường hợp trong đá có hàm lượng các chất phóng xạ như cát chứa monazit và đá vôi chứa Uran Biên độ của dị thường thậm chí lớn hơn cả khi cát kết chứa glauconit

Than và các lớp đá thuỷ hoá (thạch cao, anhydrit, muối mỏ) có độ phóng xạ tự nhiên thấp nhất Chỉ khi các đá thuỷ hoá có kèm theo các muối Kali (Sinvin, carnalit, kaimit, langbeinit, polyhalit) thì mới có độ phóng xạ tự nhiên cao

Trong một số trường hợp, các mạch nước dưới sâu có nồng độ khoáng hoà tan

có tính phóng xạ đưa lên các lớp gần mặt đất và ở đó xuất hiện dị thường phóng xạ (trong thực tế đ∙ gặp trường hợp hoạt độ phóng xạ tới 10-8 gRatd/lit)

độ phóng xạ của 1g chất Ra

mCi = 3,7.10 7 ph.r∙/s àCi = 3,7.10 4

ph.r∙/s

Gram Ratđ/gđđ gRa tđ/g

Lượng các chất phóng xạ bất kỳ có trong 1g đất đá có thể tạo ra cường độ phóng xạ bằng 1g Ra

đương với 1 àg chất Radi

1 àgRa tđ/t = 2.8g U/T hay 5.7g Th/T

Roentgen/giờ R/h

Là đơn vị suất liều chiếu

Bức xạ Gamma hay Rơnghen của một liều chiếu

có khả năng tạo ra trong 1cm 3 không khí khô ở điều

760mmHg) một số iôn có tổng điện tích bằng 1 đơn vị

điện tích trong 1 giờ

5.1.2 Cường độ phóng xạ nhân tạo hay kích thích

Trong địa vật lý có một số các phương pháp hạt nhân nghiên cứu môi trường qua độ phóng xạ nhân tạo bằng cách chiếu xạ (bắn phá) các hạt nhân trong trong môi trường bằng các hạt gia tốc

Sự bắn phá các hạt nhân bền vững bằng các hạt gia tốc (α, β, p, d) và bằng nơtron hoặc bằng phát xạ gamma có thể diễn ra các hiện tượng sau:

- Phản ứng hạt nhân dạng A(p, q) B hấp thụ Trong đó A là hạt nhân bị bắn phá bằng hạt p và bị hấp thụ, còn B là hạt nhân tạo thành và phát xạ hạt năng lượng q

Ví dụ phản ứng phôton - nơtron: 9 Be(γ, n)8Be có năng lượng En = 1,67 MeV

- Khuyếch tán của các hạt dùng để bắn phá phụ thuộc vào tỷ số khối lượng của hạt nhân/khối lượng hạt bắn phá và góc tạo giữa hướng ban đầu và sau tương tác Ví dụ nơtron va chạm với các hạt nhân bị mất dần năng lượng và chuyển động lệch hướng

Để giảm năng lượng của một nơtron từ 2MeV đến 0,025eV thì nơtron cần va chạm với hạt nhân của nguyên tố cacbon 114 lần, còn nếu va chạm với hydro thì chỉ cần 18 lần thôi Năng lượng càng thấp thì hiện tượng khuyếch tán nơtron trong môi trường càng rõ ràng ở trạng thái nhiệt (En ≈ 0,025 eV) thì nơtron lan toả trong môi trường theo định luật khuyếch tán

Trong các giếng khoan thăm dò tìm kiếm các khoáng sản khác nhau (dầu, than, quặng, đá quý, ) người ta thường dùng biện pháp chiếu xạ (bắn phá) các lớp đất đá bằng các tia gamma hay chùm hạt nơtron để quan sát và đo vẽ các hiệu ứng do các va chạm của chúng với môi trường nghiên cứu Vì vậy, ở đây ta chỉ giới hạn xét tương tác của hai phép chiếu xạ vừa nêu

Tương tác của các tia gamma với môi trường

Khi chiếu xạ môi trường nghiên cứu bằng chùm tia gamma thì ta sẽ gặp các tương tác giữa gamma với môi trường gây ra ba hiệu ứng quan trọng sau đây:

a) Hiệu ứng quang điện: Trong hiệu ứng này phôtôn lượng tử gamma tới va chạm

không đàn hồi với nguyên tử mà nó gặp trên đường đi khi va chạm nguyên tử bị giật lùi một chút còn lượng tử gamma bị mất một phần năng lượng Phần năng lượng ấy làm nguyên tử chuyển sang một trạng thái kích thích và nguyên tử sẽ mất trạng trạng thái kích thích bằng cách phát ra một electron quỹ đạo (thường là electron ở vành k) (hình 5.1) có thể biểu diễn năng lượng học toàn phần bằng phương trình quang điện sau:

Trong đó:

T là động năng của electron phát ra gọi là “quang điện tử”

hν là năng lượng của lượng tử gamma tới

βe là năng lượng liên kết của quang electron

Xung lượng biểu thị ở hình 5.1 được

bảo toàn theo cách toàn bộ phần nguyên tử

còn lại bị giật lùi

H∙y chú ý xác suất để quá trình hấp

thụ quang điện xảy ra và vì cần thiết đưa

thêm các định nghĩa về số hạng aτ cm2 là

tiết diện trên mỗi nguyên tử đối với hiệu

ứng quang điện Số hạng aτ thay đổi rất rõ

rệt theo năng lượng của lượng tử gamma tới,

cũng như nguyên tử số Z của chất hấp thụ

Thực nghiệm đ∙ chứng minh rằng aτ gần như tỷ lệ với Z và giảm tỷ lệ nghịch với hγ:

)2.5(

4

const h

Z

γτ

Trong nghiên cứu thực tế người ta còn dùngmột số hệ số tắt dần tuyến tính, tương đương với xác suất trên mỗi xentimet để tương tác xảy ra Hệ số này bằng tích của tiết diện aτ với N là số nguyên tử trong mỗi cm3 Hệ số tắt dần tuyến tính τ đối với hiệu ứng quang điện là:

' 2

1

)2.5()

()

Với các biểu thức trên, ta có thể tìm sự biến thiên của τ trong khoảng giữa hai chất hấp phụ khác nhau đối với lượng tử gamma có cùng năng lượng:

4

2

1 1 2

2 1 2

A

ρ

ρττ

Với ρ - mật độ; A - nguyên tử lượng

Ví dụ: Mật độ của chì và nhôm: ρPb = 11,4(g/cm3); ρAl = 2,7(g/cm3)

Số nguyên tử Z của chúng: 82 ; 13 Trọng lượng nguyên tử của chúng: 207,2 ; 27

Thay các giá trị trên vào biểu thức cuối cùng, ta nhận được:

87213

82207

*7,2

27

*4,

e - quang electron

Nguyên tử Photon tới

hν

Hình 5.1 Biểu diễn sơ lược quá trình

quang điện

Ta bảo: Cơ hội để một lượng tử gamma đi qua một xentimet chì có va chạm quang điện lớn hơn khoảng 872 lần so với khi đi qua một xentimet nhôm Kể cả khi lấy

“trên gam” làm cơ sở thì vì ở cùng bềdày số gam chì nhiều hơn 4 lần số gam nhôm nên chì vẫn hiệu quả hơn 210 lần nhôm trong việc gây ra các tương tác quang điện

b) Hiệu ứng Compton: Hiệu ứng Compton là va chạm đàn hồi giữa lượng tử gamma với một electron tự do Lượng tử gamma va chạm với một electron và tương tác tạo ra một electron năng lượng lớn và một photon bị tán xạ (Hình5.2)

Lượng tử gamma tới có năng lượng hγ bị một electron làm tán xạ Kết quả ta có một photon lượng tử gamma bước sóng dài hơn hν’ và một electron compton

động năng Hệ số tắt dần tuyến tính σ đối với quá trình Compton chỉ phụ thuộc vào số electron bị va chạm Ta có thể viết:

)3.5(

Z

N σe

=σTrong đó:

N là số nguyên tử/cm3

Z là số electron trên một nguyên tử (nguyên tử số)

σe là tiết diện của mỗi electron đối với quá trình Compton

Giá trị σe không phụ thuộc vào Z và giảm chậm theo năng lượng của lượng tử gamma

Ta biểu diễn biến thiên của σ trong khoảng giữa hai chất hấp thụ có Z khác nhau:

)4.5(

*

*

1

2 2

1 2

1 2 1

A

A Z

Z

ρ

ρσ

số gam chất hấp thụ mà không phụ thuộc vào nguyên tử số Z của nó Như vậy, lượng tử

Hình 5.2 Biễu diễn quá trình tán xạ Compton

gamma có xác suất va chạm Compton đi qua một gam chì gần giống khi đi qua một gam nhôm Điều đó khác hẳn với tương tác hấp thụ quang điện

c) Hiệu ứng tạo cặp: Tương tác quan trọng thứ ba của các lượng tử gamma với vật chất là quá trình tạo cặp Khi tương tác, gamma có năng lượng cao (> 10MeV) thì

có tương tác thẳng với các hạt nhân nguyên tử Trong trường hạt nhân lượng tử gamma

bị hấp thụ hoàn toàn làm bắn ra một cặp hạt tích điện trái dấu electron-pozitron (Hình 5.3) Năng lượng của quá trình sẽ là:

)5.5(2

Com2TT

hν = ư + + +

ở đây: T- và T+ lần lượt là động năng của electron và pozitron

2m0C2 là năng lượng cần thiết sinh ra một electron đứng yên

Cả hai hạt tích điện e- và e+ đều sinh ra từ năng lượng do lượng tử gamma cung cấp cho nên quá trình chỉ được phép

về mặt năng lượng nếu hν > 2m0C2

(tức là > 1,02MeV)

Tiết diện trên mỗi nguyên tử

đối với quá trình tạo cặp aK tăng tỷ lệ

với Z2 và với loga của năng lượng hν

Hệ số tắt dần tuyến tính K là NaK và

ta có thể viết biến thiên trong khoảng

giữa các chất hấp thụ có Z khác nhau:

)6.5(

*

2

2

1 1

2 2

1 2

A K

K

ρρ

Xác suất của một tương tác tạo cặp tăng chậm theo năng lượng của tia gamma tới và tăng tuyến tính với Z2

d) Hệ số hấp thụ toàn phần: Trong thực tế, cả ba quá trình quang điện, Compton

và tạo cặp đồng thời có thể xảy ra và gây ra ba hiệu ứng tương ứng Vì vậy, ta cần đánh giá tác động đồng thời của cả ba quá trình ấy

H∙y hình dung trong một mô hình đơn giản: Một chùm hẹp tia gamma không

đơn năng đi xuyên qua một tấm chắn hấp thụ có bề dày x H∙y tính xác suất đối với các quá trình riêng lẻ hay tổng hợp chúng như thế nào để thu được biểu thức cho hiệu ứng toàn phần

Xác suất của tương tác quang điện trên đoạn đường đâm xuyên dx là τdx Vậy

có thể nói rằng xác suất không tương tác quang điện ở khoảng cách x sẽ là e-τx Cũng như vậy ta có xác suất không có va chạm Compton là e-σx tương tự không có sinh cặp là

e-kx Xác suất để tia gamma không có bất kỳ loại tương tác nào bằng tích của ba xác

Hình 5.3 Biểu diễn quá trình tạo cặp

trong trường hạt nhân

( + σ + τ ) x =e à x (5.7)

= - k

egammatia

của sót sốngsuất Xác

đường dx của chất hấp thụ

Từ (5.7) ta biểu thị cường độ chùm tia gamma I xuyên qua chất hấp thụ như sau:

)8.5(

0

x

e I

Trong đó, I0 là cường độ chùm tia gamma khi mới bắt đầu chạm vào tấm chắn (x=0) Hình 5.4 cho ta thấy tầm quan trọng (tính trội) tương đối của ba loại tương tác của tia gamma trong miền năng lượng của nó ở đây, Z của chất hấp thụ được biểu thị như một hàm loga của hγ Các giá trị Z và hγ trên đường biên σ = τ và σ = k ứng với các trường hợp hai hiệu ứng lân cận đúng bằng nhau

Trên hình 5.4 cho thấy

ở vùng năng lượng từ 0,5 đến

5MeV của tia gamma, hiệu

ứng compton là trội hơn đối

với môi trường hấp thụ ở

miền năng lượng < 0,5MeV

thì hiệu ứng quang điện trội

hơn, nhất là đối với các

Mật độ electron là số electron trong một xentimet khối Đối với đa số các nguyên

tố có mặt trong các khoáng vật tạo đá ở vỏ Quả đất thì tỷ số giữa số electron của một nguyên tử (nguyên tử số Z) và khối lượng nguyên tử A của chính nó là một số gần như không đổi xung quanh giá trị 0,5 Bảng 5.3 sau đây sẽ thể hiện điều nhận xét trên

Theo kết quả ở bảng 5.3 cho thấy, mật độ electron tỷ lệ với mật độkhối Với một

độ chính xác không nhỏ, mối quan hệ tỷ lệ đó được xác định:

)9.5(

n e Hình 5.4 Tầm quan trọng tương đối của ba loại

tương tác chính của tia γ

Bảng 5.3

hiệu

Khối lượng n.tử (A)

Tỷ số Z/A

Nguyên

Khối lượng n.tử (A)

Tỷ số Z/A

ne là mật độ electron (độ dày đặc electron)

Trong nghiên cứu người ta hay dùng một đại lượng khác gọi là chỉ số mật độ electron ρe:

)10.5(

*22

*

Về đại thể, nơtron tương tác với các hạt nhân trong môi trường ở hai dạng: tán xạ (khuyếch tán) và hấp thụ (bắt giữ), tuỳ thuộc vào năng lượng của hạt nhân bia

Theo năng lượng của các nơtron, người ta chia chúng thành các nhóm sau:

- Nơtron nhanh, En > 10KeV

- Nơtron trung gian, En = 100eV-100KeV

- Nơtron trên nhiệt, En = 0,025 eV-100 eV

- Nơtron nhiệt, En ≤ 0,025eV

Sự tán xạ đưa đến kết quả làm giảm năng lượng và thay đổi hướng đi của các nơtron, còn hấp thụ là quá trình trong đó nơtron bị hạt nhân bắt giữ để tạo thành một hạt nhân phức hợp có cùng số Z và khối lượng thì tăng thêm 1 đơn vị (A+1)

Nói chung, các nơtron đều có thể bị bắt giữ bởi các hạt nhân ở mọi cấp năng lượng, nhưng xác suất để nơtron nhanh bị bắt giữ nhỏ hơn rất nhiều so với nơtron trên nhiệt và nơtron nhiệt

Trong Địa vật lý giếng khoan thường dùng các nguồn phát ra nơtron có năng lượng cao như nhóm nơtron nhanh Chúng có thể bị bắt giữ rất dễ dàng khi mức năng lượng chỉ còn khoảng 0,025eV sau quá trình bị làm chậm Thông thường hạt nhân bắt giữ một nơtron thì tạo thành hạt nhân mới Các hạt nhân phức hợp này thường ở trạng thái kích thích và chúng sẽ mất kích thích bằng cách phát xạ lượng tử gamma Phổ năng lượng của tia gamma phát xạ trong trường hợp này rất đặc trưng cho các hạt nhân phức hợp vừa được tạo thành Dựa vào đặc trưng này ta có thể nhận biết sự có mặt của một số nguyên tố trong môi trường nghiên cứu

Có thể kể đến một số ví dụ về phản ứng bắt giữ kèm theo phát xạ lượng tử gamma sau đây:

1 1

γ +

→ +0n 6027Co Co

59 27

27 13

23 11

Những tương tác bắt giữ loại này là cơ sở của phương pháp nghiên cứu lát cắt giếng khoan: Phương pháp nơtron - gamma hay dùng trong tổ hợp cùng với phương pháp cường độ bức xạ gamma tự nhiên

Tán xạ là dạng tương tác quan trọng của nơtron trong môi trường vật chất Sau mỗi va chạm với hạt nhân, các nơtron mất bớt năng lượng và chuyển động lệch hướng

so với hướng ban đầu Do chuyển động lệch hướng sau mỗi lần va chạm nên nơtron khuyếch tán lan toả và chuyển động chậm hơn trong môi trường

Các va chạm làm chậm (h∙m) nơtron có hai hình thức: Va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi