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Neutronensonde

 
     
  Sonde, die eine Neutronenquelle enthält (Abb.). Sie emittiert schnelle Neutronen, deren Geschwindigkeit durch Zusammenprall mit massengleichen H+-Ionen infolge elastischen Stosses soweit vermindert wird, dass sie von diesen eingefangen werden. Dabei werden γ-Strahlungsquanten frei, deren Intensität gemessen wird. Die so entstandene (Sekundär-)Intensität ist ein Mass für den Gehalt an H+-Ionen im Gebirge oder Lockergestein und damit auch ein Mass für den Wassergehalt und die Porosität. Nach Abzug der γ-Eigenstrahlung des Gebirges kann somit die Porosität und damit die Grundwasserführung gemessen werden. Neutronensondenmessungen werden häufig im Rahmen von geophysikalischen Bohrlochmessungen eingesetzt. Die Neutronensonde, die in ein vorgebohrtes Loch in den Untergrund eingeführt wird, erlaubt die Bestimmung der Feuchtigkeitsänderungen in der wasserungesättigten Zone. Von einer Neutronenquelle werden schnelle, energiereiche Neutronen (10 MeV bis 10 keV) in den Untergrund abgestrahlt, die von Wasserstoffkernen gebremst werden, bis sie energiearm (thermisch, 1 eV bis 0,01 eV) werden. Als Neutronenquelle dient häufig ein hochsicherer 241Americium-9Beryllium-Strahler. 241Am ist ein α-Strahler (42He), dessen Partikelstrahlung bei der Fusion mit Beryllium zu elementarem Kohlenstoff schnelle Neutronen mit einer Reaktionsenergie von ungefähr 3-10 MeV emittiert. Diese thermischen Neutronen werden von Kalium-, Eisen-, Chlorid- und anderen Element-Kernen aufgefangen, wobei eine γ-Strahlung auftritt. Für das Abbremsen von Neutronen (n) sind ausschliesslich Wechselwirkungsprozesse mit den Atomkernen massgebend. Die induzierte γ-Strahlung oder die langsamen Neutronen werden mit einem Szintillometer gemessen. Als Detektor wird ein Boritfluorit-Gas-Proportionalzählrohr verwendet, zum Nachweis führen die durch folgende Kernreaktionen erzeugten α-Teilchen: 1 0n+105B→73Li+42α.


Da das Wasser die Hauptmenge des Wasserstoffes stellt, ist die gemessene Aktivität oder die Dichte thermischer Neutronen dem Wassergehalt des Untergrundes in der Bohrlochumgebung proportional. Neutronenstreuungsmethode.

NeutronensondeNeutronensonde: schematische Darstellung.
 
 

 

 

 
 
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