Relations parcours-énergie des ions lourds dans les émulsions nucléaires

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Submitted on 1 Jan 1956

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Relations parcours-énergie des ions lourds dans les émulsions nucléaires

A. Papineau

To cite this version:

A. Papineau. Relations parcours-énergie des ions lourds dans les émulsions nucléaires. J. Phys.

Radium, 1956, 17 (7), pp.566-567. �10.1051/jphysrad:01956001707056600�. �jpa-00235474�

566.

V. RAYONNEMENT

RELATIONS PARCOURS-ÉNERGIE DES IONS LOURDS DANS LES ÉMULSIONS NUCLÉAIRES

Par A. PAPINEAU,

Service de Physique Nucléaire, ^{C. E.} N., Saclay.

Sommaire.

A partir des déterminations expérimentales des états de charge ^{des ions} 14N,

nous avons calculé les relations parcours-énergie ^{des ions azote} dans les émulsions nucléaires, puis, par extension, ^{celles du lithium au néon.} Les courbes calculées sont en bon accord avec les

points expérimentaux ^{connus de} 8Li, 8B, 12C, ^14N.

Abstract.

We have calculated range-energy relations for heavy ions from lithium _{to neon,} in nuclear emulsions, using ^the experimental ^{curve for} protons ^{and the} experimental determinations

already ^{known of the state of} ionization of nitrogen, oxygen ^{and neon} ions vs energy. Some

extrapolations have been made for the probability ^of stripping of the last K electron. Curves so

obtained are in good concordance with experimental points ^{known for} 8Li, 8B, 12C, ^14N.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 17, ^JUILLET 1956,

La connaissance des relations énergie-parcours

des particules ^{dans les émulsions} nucléaires pré- sente ^un grand ^intérêt. Quelques ^{auteurs ont} publié des relations parcours-énergie ^{d’ions autres}

que les protons, deutérons, ^{tritons et} particules ^oc (Zucker : ^{14N de 5 à 30} MeV ; Miller : 12C jus- qu’à ¹¹⁰ MeV ; Barkas : 8Li jusqu’à ^{23 MeV et 8B} jusqu’à ⁶⁰ MeV ; Lonchamp avait calculé des relations parcours-énergie ^{des ions de} charge 3 -_ Z - 14.

La difficulté principale que l’on ^rencontre pour calculer la relation parcours-énergie ^d’une parti-

cule donnée dans un milieu quelconque ^à partir ^de

la relation parcours-énergie ^{d’une autre} parti-

cule (oc par exemple) ^réside dans la non-connais-

sance de l’état de chàrge ^{de la} particule ^en chaque

.

point ^{de son} parcours. En partant de la formule fondamentale de Bethe sur le ralentissement, ^on

sait que, dans ^un même milieu ralentisseur et à vitesse égale, ^on peut ^{déduire le} parcours dR d’une

particule ^{de masse M et de} charge ^Z du parcours dR’ d’une particule ^{de masse M’et de} charge Z’ par la formule :

Pour connaître l’état de charge ^d’une particule

à une vitesse donnée, ^{on admet tout d’abord} qu’un

électron est arraché de l’atome à partir ^{du moment}

où l’atome atteint une vitesse _vi égale ^{à celle de}

l’électron _ve. Knipp ^{et Teller ont montré} qu’il

existe une courbe unique ^{pour tous} les ions reliant l’état de charge ^à la vitesse si l’on exprime ^l’état

de charge i IZ ^en fonction de la vitesse vi ^multi- pliée par la charge ^{Z à la} puissance ² /3

En vérité, ^{il est} nécessaire d’ajuster ^{la courbe}

des états de charge ^de chaque ^{ion en} remplaçant

l’hypothèse ^{de base ve}

^vi par ^ve

y vi, y étant

un coefficient variable peu différent de 1 (0,8 pour les _oc 1,1 ^ou 1,2 pour les ions de Z ~ 8 ; 1,7 pour les

produits ^de fission). ^Cette approximation ^est cepen- dant grossière ^et peut ^{entraîner des erreurs} impor-

tantes dans le calcul des relations parcours-énergie.

FIG. 1.

En particulier ^{les données} expérimentales

d’état de charge ^{de Zucker et de} Stephens pour 14 N montrent que ^les ions n’atteignent ^pas rapi-

dement la charge ^{7 et} que les électrons K ^restent

beaucoup plus ^liés qu’on le suppose.

En utilisant ces données expérimentales ^d’état

de charge ^{et en} extrapolant pour des vitesses plus grandes, ^{il nous a été} possible ^{de connaître l’état}

de charge ^{de l’ion en} fonction de sa vitesse. A partir

des points expérimentaux des relations _parcours-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01956001707056600

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énergie ^des protons jusqu’à ¹⁰ MeV, ^{nous avons cal-}

culé la relation parcours-énergie des ions 14N.

L’accord avec les points expérimentaux ^{de Zucker}

était très bon pour les basses énergies.

Afin de vérifier la relation parcours-énergie ^au-

delà de 30 MeV, nous avons utilisé le faisceau inté- rieur d’ions de 14N du cyclotron ^de Saclay (voir

Chaminade et al., C. R.). ^{La courbe} expérimentale

est en bon accord avec la courbe que ^{nous avons} calculée.

A partir ^{de la courbe des états de} charge ^de

l’azote i

f{vZ2/3) nous avons déterminé les Z

états de charge des ions du lithium au néon. Cette extension nous a paru justifiée ^{car ces} ions pos- sèdent les mêmes couches électroniques (K ^et L).

Les résultats expérimentaux de Hubbard et Lauer sont en bon accord avec les états de charge

calculés pour 0 ^et Ne.

A partir ^{de ces états de} charge ^{nous avons cal-}

culé les relations parcours-énergie ^{des ions}

3 Z 10. Les courbes ainsi obtenues ^montrent que ^nos calculs sont en bon accord avec les points expérimentaux ^de Barkas, ^{Miller et Zucker et}

avec les points déterminés à Saclay. Des déter- minations expérimentales ultérieures d’états de

charge ^{des ions en} fonction de leur vitesse sont nécessaires pour vérifier le calcul.

Il est dès lors possible ^de connaître exactement pour chaque ^couche électronique ^le rapport ^{y entre}

la vitesse de l’électron et la vitesse de l’ion à partir

de laquelle l’électron est perdu.

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