Section efficace totale du nickel pour des neutrons d'énergie comprise entre 175 et 300 keV

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Submitted on 1 Jan 1963

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Section efficace totale du nickel pour des neutrons d’énergie comprise entre 175 et 300 keV

A. Perrin, G. Surget, C. Thibault

To cite this version:

A. Perrin, G. Surget, C. Thibault. Section efficace totale du nickel pour des neutrons d’énergie comprise entre 175 et 300 keV. Journal de Physique, 1963, 24 (11), pp.1005-1007.

�10.1051/jphys:0196300240110100500�. �jpa-00205566�

1005

SECTION EFFICACE TOTALE DU NICKEL

POUR DES NEUTRONS D’ÉNERGIE COMPRISE ENTRE 175 ET 300 keV

Par MM. A. PERRIN, G. SURGET et C. THIBAULT,

Commissariat à l’Énergie atomique.

Résumé. 2014 Nos mesures ont été faites à l’aide d’un Van de Graaff pulsé ^{de 2} MeV, ^{associé à un} dispositif ^de temps ^de vol. La section totale du nickel a été étudiée _pour des énergies ^{de neutrons} comprises entre 180 et 300 keV. Nos valeurs sont en bon accord avec les déterminations anté-

rieures, ^{mais laissent} apparaître ^{une structure} plus complexe.

Abstract.

Our measurements have been made with a 2 MeV pulsed Van de Graaff associated with a time-of-flight apparatus. ^{The total cross} section of nickel was studied for neutron energies

from 180 to 300 keV. Our values are in good agreement with previous determinations but show

a more complex ^structure.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Introduction.

Il suffit en principe, pour déter- miner la transmission d’un échantillon et pouvoir

calculer la section efficace du corps considéré, ^de

faire le rapport ^{du flux transmis au flux initial} après avoir retranché le bruit de fond. En fait toute la difficulté réside dans la détermination pré-

cise du bruit de fond. La méthode de la barre d’ombre placée ^{entre la cible et} le détecteur peut comporter ^{des causes} d’erreur, par exemple ^en pro-

tégeant ^le détecteur d’une partie ^{des neutrons}

diffusés.

Nous avons cherché à déterminer de façon pré-

cise le bruit de fond et à réduire la correction en

augmentant ^le rapport signal ^{sur bruit. Pour} cela,

nous utilisons une méthode de temps ^{de vol avec} faisceau pulsé. ^{Les neutrons} monocinétiques ^sont produits ^{en bouffées et arrivent sur le détecteur}

après ^un temps constant, ^alors que les impulsions

dues au bruit de fond se présentent ^{à un instant} quelconque. Un convertisseur temps-amplitude

donne une impulsion de sortie dont la hauteur est

proportionnelle ^à l’intervalle de temps qui sépare

le signal du détecteur d’un signal de référence

synchrone ^{de la} fréquence ^de découpage ^{du fais-}

ceau.

Les impulsions de sortie du convertisseur sont

analysées par ^un sélecteur multicanaux et donnent

un spectre ^de temps qui ^se compose d’une partie rectangulaire ^{due au bruit de} fond, ^à laquelle ^se

superpose ^un pic ^{dû aux neutrons directs.}

La partie ^du spectre ^{en dehors du} pic permet

donc de déterminer le bruit de fond de façon pré-

cise. Nous obtenons un rapport signal ^{sur bruit} (surface ^du pic ^sur surface du bruit de fond sous le

pic) de l’ordre de 20 à 30.

Source de neutrons.

Nous utilisons ^un Van de Graaff de 2 MeV, ^{avec une extension} relativement longue (12 mètres) ^{afin de} placer ^{la cible au centre}

de la salle. Elle se trouve ainsi à 3 mètres du sol ^et de la paroi ^la plus proche. ^{Il a} été nécessaire de pla-

cer deux lentilles électrostatiques pour obtenir une

bonne focalisation. Entre les deux lentilles (fig. 1)

·se trouve le système ^de découpage ^du faisceau des- tiné à produire ^des impulsions ^{brèves de courant}

sur la cible. La première lentille focalise le faisceau

FIG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0196300240110100500

1006

au niveau des lèvres de découpage. ^La fréquence ^de

l’oscillateur de découpage ^{est de 2} Mc js ^{et la durée}

des bouffées de l’ordre de 5 ns.

Les neutrons sont produits par la réaction

T(p, n)3He à 00. Leur énergie ^est calculée à partir

de celle des protons, elle-même déterminée par la

mesure du champ magnétique d’analyse (dévia-

tion 250). ^Un gaussmètre ^à résonance nucléaire associé à un fréquencemètre électronique permet

d’obtenir une bonne précision.

Un étalonnage préalable ^utilisant les résonances des réactions 19F(p, y) [1] permet ^{de tracer la}

droite Ep

^kV2 (Ep : énergie ^des protons, v ^fré-

quence de résonance). Nous pensons que Ep ^est

connu à + 1,5 ^keV près.

La dispersion ^sur l’énergie ^{des neutrons} provient

surtout de la cible (tritium ^adsorbé dans du titane

déposé ^sur cuivre). Remarquons ^{à ce} propos que

nous n’utilisons pas le temps ^de vol pour définir

l’énergie ^{des neutrons.} Notre résolution dépend

donc de la finesse de la cible _que nous déterminons par pesée ^du dépôt de titane. Nous estimions cette

dispersion ^{à 8 ou 9 keV. En} fait, certains résultats

semblent montrer que ^notre résolution est nette- ment meilleure, ^ce que l’on peut expliquer peut

être par ^une pénétration incomplète du tritium.

Détecteur.

Dans la gamme d’énergie qui ^nous intéresse, le détecteur doit nécessairement mettre

en oeuvre une réaction nucléaire. Nous utilisons

un verre scintillateur de 5 cm de diamètre et 2,5 ^cm d’épaisseur chargé ^au lithium, qui détecte les neu-

trons par la réaction n, ^{oc sur} le 61,i. Il contient

7,3 % ^en poids ^{de lithium,} enrichi à 96 % ^{de 6Li.}

Il est vu par ^un photomultiplicateur ^{56 AVP. La}

voie linéaire donne, lors de la détection de neutrons

lents, ^un pic ^{dont la} résolution est de 25 %. ^Le temps de décroissance de la scintillation de ce verre, de l’ordre de 100 _ns, permet d’obtenir des impul-

sions rapides qui définissent le temps ^{avec une}

bonne précision.

,

Conditions de la mesure.

La figure ² repré.

sente le bloc diagramme ^{de notre} électronique. ^Le

sélecteur monocanal sur la voie lente, ^était réglé

initialement de façon ^{à encadrer le} pic ^{dû aux}

FIG. 2.

neutrons. Mais nous nous sommes aperçus que la stabilité des photomultiplicateurs ^{utilisés n’était}

pas satisfaisante, ^leur gain variant de façon appa- remment aléatoire, ^aussi avons-nous remplacé ^la

fenêtre par ^un seuil placé ^{très en} dessous du pic, ^de

telle sorte que les variations possibles ^de gain

n’affectent pas le ^taux de comptage.

La base de vol utilisée dans nos mesures était de 60 _{cm ;} l’angle d’ouverture du faisceau de neutrons est ainsi voisin de 20 et la variation d’éner-

gie qui ^{en résulte est} inférieure au kelj, L’écliati- tillon était disposé ^à égale distance de la cible et du détecteur ce qui rend minimum la correction ^de diffusion dans l’échantillon.

Résultats.

Nos résultats concernant le nickel couvrent une gamme d’énergie qui s’étend de 175 à 300 keV. Ils ^{sont encore} partiels, ^{une étude étant}

en cours actuellement avec une résolution plus

fine. La figure ³ représente ^{nos valeurs et montre}

1007

FIG. 3.

un accord excellent avec celles de Barschall dont les mesures ont .été faites avec une résolution de 20 keV [2].

Nous apercevons ^{une structure} plus ^{fine et en} particulier ^nous voyons apparaître ^un pic ^{à 203 keV}

et un second à 270 keV.

Newson et ses collaborateurs [3] ^{ont fait des}

mesures dans la même _gamme d’énergie, ^{sur des}

échantillons isotopiques ^{de 58Ni et} 6°Ni. Nous avons

fait une moyenne pondérée des sections efficaces données par ^{ces auteurs} pour nous ramener au cas

du nickel naturel. Nous avons porté ^{ces valeurs et}

FIG. 4.

les nôtres sur la figure 4. L’accord est bon quant ^à

la forme de la courbe, ^{mais nous} constatons un

décalage ^en énergie de 8 keV. Pour élucider ce

point, nous avons vérifié notre étalonnage, ^en traçant ^{la résonance du soufre à 203} keV ; ^nous

l’avons trouvée à 201 keV, ^ce qui correspond ^{à la} précision que ^nous attendions. De nouvelles vérifi- cations sont en cours actuellement, ^nous pensons

publier prochainement des résultats plus complets.

BIBLIOGRAPHIE [1] ^HUNT (S. E.) ^{et FIRTH} (K.), ^Resonant capture ^of pro-

tons by ^{fluorine in} the energy range 0,5 ^to 2,2 ^MeV.

Phys. Rev., 1955, ^{99, n° 3.}

[2] ^BARSCHALL (H. H.), ^BOCHELMAN (C. K.) ^{et SEAGON-}

DOLLAR (L. W.), ^{Total cross} section of Fe, ^{Ni and Bi}

for fast neutrons. Phys. Rev., 1948, 73, ^{n° 7.}

[3] ^NEWSON (H. W.), ^BLOCH (R. C.), ^NICHOLS (P. F.),

TAYLOR (A.) ^{et FURR} (K.), Communication privée,

U. C. R. L. 5226, ^1959.