CHAINE DE COÏNCIDENCES LENIES/RAPIDES

Une chaîne de coïncidences lentes/rapides est utilisée lorsqu'on désire mesurer l'intervalle de tenps entre des rayonnements d'énergie déterminée sur chacune des voies de détection.

- 5.21.

Le circidt de coïncidences lentes délivre me impulsion lorsque les deux spécifications relatives aux amplitudes des signaux sont remplies et que ces deux signaux se produisent pendant m inteivalle de tenqos défini ( &t a/ I^s) . Ce signal autorise l'enregistrement de l’information teirporelle délivi'ôe par

le circuit de coïncidences rapides dans lequel il n'y a pas de sélection en énergie.

La figure 5.12. explicite le montage réalisé dans notre Laboratoire. Il com­ porte 2 voies dénommées SÏART et ST0P. Les rayonnements sont détectés par

deux détecteurs â scintillation NaI(Tl) (épaisseur : 1 mm; diamètre : 50.8 mm) montés sur des photomultiplicateurs RCA 8575. L'impulsion fournissant l'information énergie du rayonnement dans chacme des voies est prise sur la 9ême dynode du photomultiplicateur.

Chaque voie de la chaîne de coïncidences lentes est constituée par :

- un préamplificateur de tension ORTEC 113

- un amplificateur de spectrométrie ORTEC 451

- un sélecteur monocanal ORTEC 488.

L'unité de coïncidence (ORTEC 418A) détecte la coïncidence entre les impul­ sions de sortie des deux sélecteurs monocanaux et délivre un signal qui cons­ titue "l'information énergie".

Dans la chaîne de coïncidences rapides, l'information "instant de détection" d'un rayonnement est prise par le discriminateur à fraction constante

(ORTEC 463) sur l'impulsion d'anode du P.M. Le convertisseur temps-amplitude (ORTEC 437A) mesure l'intervalle de temps entre les impulsions délivrrées pai- les discriminateurs dos voies START et ST0P. Le retard placé dans la voie START permet de mesurer des retards négatifs. (L'information "inteivalle de temps" est donnée par l'amplitude de l'impulsion de sortie du C.T.A.).

5.2]^

77

Les performances d'ime chaîne de coïncidences sont caractérisées par sa courbe de résolution. C'est la distribution des intervalles de temps mesu­ rée qui correspond à des paires d'évènejnents simultanés. Dans la plupart des cas, cette distribution est gaussienne. Elle ne dépend alors que du paramètre G~, l'écart type.

En général, on préfère définir la résolution par la demi-largeur à mi-hauteur = 1.18<r appelée tenps de résolution.

Pour tester l'installation, nous nous sommes placés dans les conditions d'une expérience Mossbauer en coïncidence sur l'étain 119. Les sélecteurs mono­ canaux sélectionnent les rayonnements dont l'énergie est comprise entre 10 et 50 keV. Le spectre en amplitude des inpulsions de sortie du C.T.A. est mesuré à l'aide d'un analyseur multicanaux Hewlett-Packard (HP 5401 A).

Une ligne à retard (Tektronix t>p)e 113) de 65 ns permet d'étalonner le C.T.A.

Nous avons mesuré le temps de résolution à l'aide d'une source 1^^'' dont le schéma de désintégration est donné ci-dessous.

La courbe de coïncidence est s)Tnétrique car les 2 rayonnements sont détectés dans chacune des voies.

s. 23 .

-La largeur à mi-hauteur ne donjie pas directeinent le temps de résolu­ tion. Il faut tenir coirç^te de la demi-vie du niveau intermediaire. La me- tiiode que nous avons utilisée est discutée en appendice. On a obtenu :

T.,. _{AI Z*} = (1.60 + 0,15) ns_“

W = 7.25 ns

=2.4 ns

La demi-vie nesurée est en accord avec la valeur généralement admise " (1.479 + 0.005)ns (7).

125 Nous avons obtenu la même valeur de c en remplaçant la source d'I par

^ r 60 ^

une source de Co .

4. SYSTEME D^ACQUISITION DE QUATRE- SPECTRES LDSSBAUER (fig. 5.15.)

Ce système a été mis au point par J. Camœliet et S. Lejeune (1) et J.P. Coussaert (8). Il se conpose d'un aiguillage (Interteclmique AP 17) et d'un

conditionneur. Nous y avons apporté certaines modifications pour augmenter ses possibilités.

Son rôle est de produire les signaux nécessaires à deux analyseurs multi­ canaux. Le premier analyseur fonctionne en mode "multiéchelle sous-groupé" et le second en mode "analyseur d'amplitude sous-groupe".

5.24.

-Le châssis d'ai gui, 31 âge API/ r.iodifié coiinporte quatre seuils réglables CV^ < V|^ < < V^) auxquels correspondent quatre sorties (a, b, c et d). Chaque fois qu'un seuil est franchi la sortie correspondante délivre une irni^ulsion. A partir des quatre signaux a, b, c et d, qui indiquent le dépassement du seuil, le circuit logique construit les signaux A, B, C et D qui définissent les quatre voies : V„ à V, , V, à V^, V à Vj, V, à V ,

^ ‘ a b’ b c/ c d’ d max

où est 1 'aiTÇ)litude maximum des impulsions à l'entrée de l'aiguillage.

Le conditionneur est constitué de quatre circuits :

- circuit "D"' :

Le seuil est généralement différent de zéro. On perd donc les infor­ mations relatives aux impulsions dont l'am[Dlitude est faible (0 < V < • Le circuit "D"' délivre une irrpulsion équivalente aux impulsions A, B, C et I).

Lorsque l'iirtpul-sion d'entrée dépasse le seuil réglable, la porte ET3 four­ nit une impulsion "faux D" qui remplit les conditions d'énergie, de terps mort et de non occurence du signal a.

La sortie "D"' existe lorsqu'une impulsion D ou "faux D" existe.

- circuit "temps-mort" :

Un signal à l'entrée A, B, C ou D produit une impulsion "temps-mort" dont la largeur (30 /^s) couvi'e la durée du cycle de "lecture-écriture" des ana­ lyseurs multicanaux.

- circuit de mise en mémoire d'une avance d'adresse :

L'impulsion d'avance d'adresse, qui arrive pendant un temps mort, est mise en mémoire. Elle est transmdse à l'analyseur à la fin du temps mort.

- circuit de blocage de l'aiguillage :

L'aiguillage est autorisé par l'impulsion "énergie" (cf. § 3) en-dehors des périodes de "temps-miort".

- £.25.

•-L'installation schëniatisco a la figure 5.14. peiTîiet d'accumuler daiis l'ana­ lyseur 400 ex, 4 spectres Môssbauer dans les Intervalles de tenps définis par la position des seuils v^, et v^. La décroissance sous groupée est relevée dans l'analyseur 400 CX. Un exenple de décroissance est représentée à la figure 5.15.

5.2S, - axx)- 8000- 6000- 4000-2000 --t-l. JL 200 7>cà ' ' >■ ^ÔO ^ fTÔCÏÏ” 0 20 40 60 80 100 120140160 180200 6000-4000. 2000 -8CX) ' OOO canal 300 ns 6COO 5ÔÔ I '4 coi 0 20 40 60 canal ns 4000 h 2000 20 600

r4ôôr45or

40 60 80 _ns^canal 400 - 200 LOOOO -4sd soi

iso

* 600 80 100 120 140 canal ns 8000 . 6000 -4000 - 2000 -t • ' --I---J---T---r— 200 30Ô 1 r 0 ,20 40 soi ' '600> ' 80Ô TrX) canal 100 120 140 160 KO 2(X) ns

- 5.26.

Réferences

(1) J. Caineliet and S. Leieune, Nucl. Instr. and Meth. ^6 (1970), 1 .

(2) E. Kankeleit, Rev. Sci. Instrum. ^ (1964), 194.

(3) E. Kankeleit» Môssbauer Effect Methodology 1_, Plénum Press, New York (1965) , 47.

(4) Notice TPvACOR du 1/T 700.

(5) De Waard, Rev. Sci. Instinm. ^ (1965), 1728.

(6) J.J. Spijkennan, Mat. Bur. Std. Tedi. Note 276 (1966), 84.

(7) J.G. Stevens and V.E. Stevens, Môssbauer Effect Data Index, covering tbe 1973 Littérature IFI/PLENUM.

(8) J.P. Coussaert, "Mesure en coïncidence de la transmission Môssbauer dépen­ dant du temps". Mémoire de licence U.L.B. 1969.

3.27.

/^'PBNDi'CE

Relation entre la demi-vie, le teiiips de résolution et la largeur à mi - hauteur d'une courbe de coïncidence

Considérons une installation de coïncidence caractérisée par la courbe de résolution

Iæ tenps de résolution est donné par : - 1.18 .

Lorsque les 2 événements nucléaires sont indiscernables,la distribution des intervalles de temps entre la détection d'un rayonnement dans une voie de la chaîne et de l'autre dans la deuxieme voie, est donnée par :

-X 1 ti I(t) = e

où \ est la constante de décroissance.

La courbe de coïncidence mesurée est donnée par la relation :

+ ^

N(t) =

J

G(t - t') I(t') dt'

- 5.28.

Oii obtient aiserænt

X - X

r Xt

N(t) = ^ e ^X

X t

e er£c ht) + e er£c - ht) t,2 1 où h = --- ; 2(T^ eO et er£c(x) =

f

Vm'

- t dt

Nous avons calculé la largeur à mi-hauteur W de la courbe N(t). V ^

On a représenté à la £igure A , la variation de jpt,--- (T

21]^

en fonction, de t?.--- .

Vt

On déduit de cette courbe ;

W A/t A/t = 1 .58 ^■R ^It + 1.98 pour -J--- c. 3 A/l W et r ^{= 1.76} T ■R__ A/l. + 1 .86 W pour ^A/i. _{> 3} ln2 . X ''

SPECTROSœPIE M)SSBAUER EN œiNCIDENCE DE SNO2 ET SN ^

1 . lOTRODUnTON

L'appareillage décrit au chapitre V a été utilisé pour relever des spectres Mossbauer en coïncidence de Sn02 et Sn/?> . Ces coiTiposés ont été choisis car ils présentent un effet quadrupolaire dont l'amplitude est du nême ordre de gran­ deur que la largeur naturelle. Les principales caractéristiques de ces deux absorbants et de la source de BaSnO^ sont données au tableau I (1).

r(mm/s) f IS(mm/s) A (fiîîi/s)

Sn02 1.38 + 0.12 .44 0 0.41 - 0.50

BaSnOj 0.66 0.28 - 0.56 0 0

Sn^ 0.83 + 0.01 0.35 - 0.075 + 2.56 + 0.01 0.18 - 0.32

Tableau I

r = largeur à mi hauteur de la raie extrapolée à une épaisseur d'absor­ bant nulle

f = fraction sans recul à température ambiante IS = déplacemeiit isoniérique relatif à BaSn02

6.2

La largeur naturelle vaut 0.325 ïm/s et la cleîni~Aâe 17.75 ns (1). On obtient alors

Les deux raies des spectres Mossbauer classiques de Sn02 et Sn/3 ne sont pas résolues ou éventuellement très faiblement dais le cas de Sn02 si A >0.45 mni/s

(cf. chap. III § 4).

La spectroscopie Mossbauer devrait permettre, du moins en théorie, de résoudre les deux raies du spectre.

On peut calculer les limites de l’intervalle de tenps à choisir à l'aide des ré­ sultats de l'étude paramétrique du cliapitre III (§ 4). Lorsque l'épaisseur de l'absorbant est faible, on obtient pour At = oo

(

^{1.26 - 1.54}

50 ns et e

^^^Sn02 T ^{62 ns et e}

" ^ *^^^Sn02

= 9 10^-2

Les expériences réalisées avec un absorbant de Sn02 mt donné les résultats escoiiptés. Cela n'a pas été le cas pour Sn p> .

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