Obtention du spectre singles

D.1.2.1. Spectre des éjectiles

Maintenant que l'étalonnage en énergie a été eectué, il est possible de déduire l'énergie d'excitation d'un noyau 239U^∗ formé à partir de la mesure de l'énergie du proton dé-tecté. La gure D.10 représente le nombre de protons détectés en fonction de l'énergie

D. Analyse des données

Figure D.9.: Spectre des éjectiles expérimental de la réaction 238U (d, p)²³⁹U pour une piste à 126° en fonction de l'énergie d'excitation de l'239U^∗. Ce spectre peut être comparé à celui obtenu par Erskine (gure D.8) avec une meilleure résolution.

d'excitation de l'239U^∗ pour une piste à 126°. Cette représentation est appelée spectre des éjectiles du noyau concerné et est noté Nej(E^∗). Les pics caractéristiques de la détection d'éjectiles provenant de réactions contaminantes ont été assignés en noir sur la gure. Le tableau D.1 montre que l'écart entre les valeurs expérimentales et théoriques de l'énergie d'excitation de l'239U^∗ correspondant aux pics contaminants ne dépasse pas 0,6 % soit environ 50 keV en valeur absolue, ce qui est de l'ordre de la résolution du dispositif de mesure. Ces résultats montrent que les pics contaminants expérimentaux ont été ajustés correctement aux valeurs théoriques.

Cette méthode de calibration est appliquée pour les 64 pistes du télescope. D'après le dernier terme de l'équation D.2 de la cinématique, la valeur de l'énergie d'excitation du noyau formé variera d'autant plus fortement avec l'angle de détection de l'éjectile que la masse du noyau formé est faible. C'est pourquoi on observe un déplacement important des pics dus aux contaminants légers (de l'ordre de plusieurs centaines de keV) dans le spectre des éjectiles en fonction de l'angle de détection de l'éjectile. Au contraire, comme l'239U^∗ est un noyau beaucoup plus lourd que les contaminants de carbone ou d'oxygène, les éjectiles émis par ce noyau subissent un déplacement cinématique plus faible (de l'ordre de quelques dizaines de keV et donc inférieur à la résolution du dispositif de mesure) dans le spectre des éjectiles en fonction de l'angle de détection de l'éjectile. L'illustration de ces propos est donnée un peu plus loin par la gure D.11.

Avant de pouvoir sommer les spectres des éjectiles obtenus aux diérents angles an d'augmenter la statistique, il sera nécessaire de supprimer les pics dus aux réactions sur

Figure D.10.: Spectre des protons Nej(E^∗)en fonction de l'énergie d'excitation de l'239U^∗ pour une piste à 126°. L'origine des pics causés par les réactions contam-inantes sur le support de carbone et sur l'oxygène de la cible est indiquée en noir. La ligne en pointillée est placée au Sn du noyau.

D. Analyse des données

Contaminant E∗239Uth´eorique(MeV) E∗239Uexp´erimentale(MeV) écart relatif théorie-expérience

O₀ 4,281 4,271 0,2% C₀ 4,629 4,610 0,4% O₁ 5,071 5,076 0,1% C₁ 7,336 7,297 0,5% C2 7,856 7,808 0,6% C3 8,003 7,954 0,6% C4 10,612 10,580 0,3% C5 11,199 11,153 0,4%

Table D.1.: Comparaison de l'énergie d'excitation de l'239U^∗ théorique et expérimentale après calibration déduite de la mesure de l'énergie de l'éjectile des contami-nants correspondants.

les contaminants. Pour l'instant, seuls les spectres des éjectiles obtenus pour un même angle de détection et calibrés peuvent être sommés. Nous obtenons de cette manière huit spectres des éjectiles à huit angles diérents (de 126° à 140° par pas de 2°). Ce sont ces spectres qui seront considérés dans la section suivante.

D.1.2.2. Suppression des évènements issus de réactions sur le support et les contaminants de la cible

Il est capital de supprimer toute forme de contamination du spectre des éjectiles dans la région énergétique d'intérêt. Malheureusement, la ne couche en carbone naturel supportant la cible d'uranium est responsable, comme nous l'avons vu, d'une certaine contamination dans le spectre des éjectiles. Cependant une mesure de plusieurs heures a été eectuée sur une cible de carbone naturel de même épaisseur que le support de la cible d'uranium an d'en extraire le spectre des éjectiles NCarbone(E^∗)uniquement dû au carbone. Puisque la durée de la mesure expérimentale eectuée sur la cible de carbone naturel et sur la cible d'uranium au support carbone n'est pas la même, le spectre des éjectiles NCarbone(E^∗) doit être normalisé par rapport au spectre des éjectiles obtenu avec la cible d'uranium an d'en y soustraire la contribution. Cette normalisation a pour référence l'intégrale du pic du carbone C0. Ce choix a été motivé par la région énergétique d'intérêt qui se situe aux environs de ce pic. Le spectre des éjectiles résultant de la soustraction de la contamination carbone est appelé spectre des éjectiles-backing et est noté Ne−b(E^∗)pour exprimer la soustraction du fond carbone au spectre initial des éjectiles. Comme la forme des pics entre les deux mesures expérimentales est légèrement diérente, la soustraction est imparfaite puisque les pics de contamination, bien que fortement réduits, ne disparaissent pas complètement.

De plus une oxydation partielle de la cible d'uranium n'a pu être évitée malgré les précautions prises lors de la fabrication et du transport de la cible. La contamination à l'oxygène ne peut pas être soustraite de la même manière que le carbone car il n'existe pas de cible solide en oxygène. Le moyen de s'aranchir de cette contamination est

Figure D.11.: Spectre des éjectiles Nej(E^∗) pour une piste ∆E-E mesuré à 126° et à 140° pour la réaction 238U (d, p). Les pics provenant des réactions sur le support en carbone et sur l'oxygène de la cible sont indiqués. Les lignes rouges représentent le principe de soustraction de la contamination causée par l'état fondamental du noyau cible d'oxygène.

d'interpoler le spectre des éjectiles de l'239U^∗. Pour cela, une courbe polynomiale est tracé du début jusqu'à la n du pic contaminant O0en raccordant le spectre provenant unique-ment des éjectiles de l'239U^∗. On fait ainsi la supposition que cette courbe représente la forme du spectre si uniquement des éjectiles provenant de l'239U^∗ étaient détectés. Pour justier cette supposition, on représente sur la gure D.11 le spectre des éjectiles mesuré pour les deux angles de détection extrêmes. On observe que, comme dit précédemment, les pics contaminants subissent un déplacement cinématique beaucoup plus important que les structures provenant des éjectiles issus des réactions sur l'uranium. Si on xe un pic contaminant donné (O0 sur la gure), on remarque qu'il ne couvre pas la même zone énergétique d'un angle à l'autre. Ainsi, la forme du spectre à 126° dans la zone énergétique autour de ce pic contaminant devrait être très proche de celle à 140° pour cette même zone énergétique. Sur ce principe, on peut raisonnablement supposer qu'un spectre des éjectiles de l'239U^∗ dont les contaminants ont été soustraits par interpolation (symbolisé par la ligne rouge sur la gure) ressemble fortement au spectre des éjectiles de l'239U^∗ pur.

Cette méthode de soustraction de la contamination par interpolation est également appliquée pour la contribution due à O1, mais aussi pour parfaire la soustraction de la contamination du support carbone. Le spectre aranchi de toute contamination obtenu est appelé spectre singles et est noté Ns(E^∗). Avec ce spectre, tout se passe comme si tous les éjectiles détectés ne provenaient que du noyau 239U^∗. D'un point de vue mathématique, ces opérations se résument selon l'équation D.8 :

D. Analyse des données

N_s(E^∗) = N_ej(E^∗) − f_norm.N_carbone(E^∗) − N_cont(E^∗) = N_e−b(E^∗) − N_cont(E^∗) (D.8) Avec :

ˆ Ns(E^∗) le spectre des éjectiles ne provenant que de l'interaction avec l'239U. ˆ Nej(E^∗) le spectre total des éjectiles détectés.

ˆ Ncarbone(E^∗) le spectre des éjectiles provenant de l'interaction avec la cible de carbone.

ˆ fnorm le facteur de normalisation permettant l'estimation du spectre des éjectiles provenant des réactions sur le support en carbone de la cible d'uranium.

ˆ Ne−b(E^∗)le spectre des éjectiles résultant de la soustraction des éjectiles provenant du carbone.

ˆ Ncont(E^∗) le spectre des éjectiles soustraits par interpolation.

La gure D.12 représente les diérentes étapes de soustraction du carbone et de la sous-traction de l'oxygène pour la somme des pistes à 126°. La courbe noire représente le résultat nal du spectre singles Ns(E^∗). Notons que la forme du spectre Ncarbone(E^∗) est causée par deux types de réaction. Les réactions de transfert12C(d, p)sont respons-ables des pics contaminants localisés alors que les réactions de fusion-évaporation sur le carbone génèrent un fond continu de protons. Davantage de détails sur l'inuence de ce type de réaction sur nos données seront exposés au chapitre E.