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Facteurs de forme des spectres β de 114In et 90Y
S. André, P. Depommier
To cite this version:
S. André, P. Depommier. Facteurs de forme des spectres β de 114In et 90Y. Journal de Physique, 1964, 25 (6), pp.673-677. �10.1051/jphys:01964002506067300�. �jpa-00205849�
FACTEURS DE FORME DES SPECTRES 03B2 DE 114In ET 90Y Par S. ANDRE et P. DEPOMMIER,
Université et Centre d’Études Nucléaires de Grenoble.
Laboratoire de Physique Nucléaire.
Résumé. 2014 Les spectres 03B2 de 114In et 90Y ont été étudiés au moyen d’un spectromètre à image
intermédiaire. La forme permise a été trouvée pour le spectre de 114In à 0,5 % près.
En revanche pour 90Y, une déviation 1 + b/E avec b = (26 ± 3) 10-2 mc2 a été trouvée par
rapport à la forme «unique».
Abstract. 2014 The 03B2 spectra of In114 and Y90 have been measured by means of an intermediate image spectrometer.
The spectrum of In 114 exhibits the allowed shape within ± 0.5 % ; for Y90, however, a deviation from the « unique» shape has been found, a term 1
+ b/E with b
= (26 ± 3) 10-2 mc2 fitting ourresults.
PHYSIQUE 25, 1964,
Introduction. - La th6orie V - 1,2 A de la radioactivité B pr6voit des formes de spectres bien
définies pour deux types de transitions :
1) Les transitions permises avec AI = 0 ou 1,
non ; le facteur de forme est donne par la fonction
Lo [1].
2) Les transitions « uniques » ; ; nous nous limi-
terons au cas AI = 2, oui : le tacteur de forme est
alors la fonction :
II y a quelques ann6es, le groupe de Langer a
trouve expérimentalement des deviations impor-
tantes par rapport a ces formes th6oriques :
- pour les transitions permises de : 114In, 32p, 22Na, S9Zr, 56CO, 56Mn, 66 Ga [3], [4], [5], [6], [7], [8].
- pour la transition unique de 9°Y [3].
Ces deviations se traduisent par une correction
empirique de la forme 1
+ b ,
E avec 0,2 b 0,4quel que soit le degr6 d’interdiction, et aussi bien
pour les 6metteurs d’electrons que de positons.
Elles ont donne lieu a des interprétations theo- riques vari6es :
- intervention de termes deux fois interdits [9],
-- interaction pseudoscalaire induite [10],
- magnétisme faible [11],
- couplage d6rivatif Konopinski - Uhlen-
beck [12],
- intervention de neutrinos de spin 3/2 [13].
Mais comme il n’existe pas, actuellement,
d’accord satisfaisant sur les resultats des mesures,
nous avons pense qu’il etait d’abord n6cessaire, indépendamment de tout objectif theorique, d’essayer de clarifier la situation au point de vue experimental.
Le spectre de 39P a d6ja ete 6tudi6 dans ce labo-
ratoire [14].
Nous pr6sentons ici nos resultats relatifs a 114In et 9°Y et nous les comparons aux mesures ante- rieures [3], [15], [16], [17], [18], [19].
Dispositif experimental. - a) Nous avons uti-
lis6 un spectrom6tre magn6tique a image inter-
m6dialre du type Siegbahn-Sliitis.
Avec une ouverture du diaphragme central de
4 mm et des sources circulaires de 3 mm de dia-
m6tre, la resolution est de 2,5 %. La lin6arit6 est
v6rifi6e grace aux raies F, I et X du Th et la raie
K du 13’ga.
La valeur de la constante d’étalonnage BplI est
d6termin6e avant chaque mesure avec la raie F
du Th : elle s’est révélée stable a mieux que 5 X 10-4 sur une p6riode de six mois.
b) Le d6tecteur est un compteur Geiger-Muller,
en acier inoxydable, a f enetre lat6rale, rempli d’un m6lange argon-alcool (16 mm alcool + 64 mm argon) dont le palier de 200 volts a une pente de
1 %. Les fenêtres, sont f ormees de 3 feuilles de formvar de 100 ygfcm2 et d’une couche d’alumi- nium de 50 ,g (6nergie de coupure 15 keV environ) ;
nous avons egalement utilise des feuilles de mylar
aluminisé de 1 mg /CM2 (coupure 25 keV). Dans
le but de pr6ciser la correction de perte de comp-
tage, nous avons construit un circuit « a temps
mort imposé » fixant le temps mort du compteur (160 us) avec une precision meilleure que 2 %.
MESURES ET CORRECTIONS. - Chaque mesure
de spectre a ete faite avec 104 coups par point. Les
resultats ont ete corrig6s des pertes de comptage (correction toujours inf6rieure a 3 %).
La correction de d6croissance est n6gligeable
pour 114In, de l’ordre de 7 % pour la dur6e de
mesure d’un spectre de 9°Y. Le bruit de fond est de
l’ordre de 12 coups par minute.
- Les valeurs de la fonction de Fermi
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01964002506067300
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f(Z, p) = p2 F(Z, p), ainsi que les corrections d’écran ont ete prises dans les tables de Fano [20] ;
cette derni6re correction d6crolt de 1 % environ
sur 1’6tendue du spectre de 114In (de 200 a
1 900 keV) ; elle est encore plus faible pour 9oy.
- Les corrections de resolution finies ont 6t6 calcul6es d’après la relation donn6e par Owen et Primakoff [21].
En explicitant cette relation a partir de la
torme theorique approch6e du spectre, on trouve
pour un spectre permis :
oii R est la resolution du spectrom6tre.
Dans le cas d’un spectre une fois interdit unique,
on doit ajouter a 1’expression pr6c6dente le terme :
Nous n’avons pas tenu compte des points pour
lesquels cette correction d6passait 2,5 %.
I. Spectre B de 114In, - La transition princi- pale de 114 In vers 114 Sn, AI = 1, non, est permise pa11 la règle de selection de Gamow-Teller, avec un log It = 4,4 tout a fait normal pour une telle tran- sition : on ne s’attend donc pas, a priori, a trouver
une deviation par rapport a la forme permise.
Le schema de désintégration ( fig. n° 1) est assez complexe, mais- les transitions vers 114Cd se font presque uniquement par capture, l’activité empor- t6e par le B + 6tant tout a fait n6gligeable (~ 4.10-3 %) ; seul donc le B2 de 0,7 MeV vers le
niveau 1,3 MeV de 114Sn peut def ormer le spectre.
Nous avons calcule cet effet :
Si B1 et B2 sont les activites respectives des B1
FIG, 1. - Schema de disintegration de 114In.
et B2, les spectres 6tant consid6r6s comme permis
ou A1 est un facteur de normalisation.
Alors
La valeur des int6grales fi et f2 est d6duite des
graphiques de Feenberg et Trigg [22].
Si l’on admet un rapport d’intensit6s
FIG. 2. -- 114In correction d’embranchement.
a Failure ci-contre (fig. n" 2). La correction est done
au maximum de 3,5 ’/,,, pour le premier point du spectre (370 keV).
Plusieurs 6chantillons d’ Indium enrichi a 59 %
en 113In (en provenance d’Harwell) ont ete irradi6s
a la pile M61usine du C. E. N. G. 4 des flux de l’ordre de 1013 n/cm2-s (durees d’irradiation : 3 semaines a 3 mois).
Les sources ont ete obtenues par evaporation
sous vide a partir de creusets de fer puis de tantale,
sur des supports de formvar aluminise de 400 ug + 80 yg Alu (n° 1) et 150 yg + 15 yg Alu (n° II). L’évaporation s’effectue ais6ment aux
environs de 1 000 °C.
L’épaisseur de la source (II) d6duite de son acti- vit6 et de la connaissance (approximative) du flux int6gr6 reçu, devait etre comprise entre 2 et
4 ug/cm2.
La p6riode de 114In 6tant de 50 jours, nous 6ta-
lonnons le spectrometre en recueillant 1’emanation du Thorium sur la source d’Indium. Cela nous a
permis une mesure de controle de 1’energie de la
raie K de 114In ; nous trouvons :
Ey - Ek - (162,3 + 0,1) keV (moyenne de
16 mesures), soit avec Ek = 27,94 keV,
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ce qui est conforme aux mesures r6eentes [23], [24] ; enfin nous trouvons un rapport
Le spectre est ensuite mesure apr6s une d6crois-
sance complete due Thorium (p6riode 11 heures).
RESULTATS. - Le spectre 6tant represente par la formule :
avec les notations habituelles, le facteur de forme
theorique Cth (E) = Lo d6crolt a peu pres lineai-
rement de 3,6 % entre 200 et 1800 keV (tables
de Bhalla et Rose) [25]. Nous avons donc porte (fig. no 3) le rapport C(E)expérimental/Lo.
La forme de 1’extremite haute energie du spectre
est tres sensible a la valeur choisie pour Fenergie
maximum Wo. Nous avons trait6 Wo comme un param6tre aj uste de façon a linéariser le facteur de forme a cette extrémité.
La figure n° 3 (I) repr6sente la moyenne d’une s6rie de 4 mesures (source n° I). Pour cette s6rie, l’étalonnage n’a pas ete determine avec precision :
cela n’entraine pas d’erreur appreciable sur la
forme du facteur de correction comme cela a déjà
ete signal6 [15].
La figure n° 3 (II) repr6sente la moyenne d’une s6rie de 6 mesures (source n° II). Chaque mesnre a
ete pr6c6d6e d’un 6talonnage sur la raie F du Th.
II en résulte pour W 0 la valeur moyenne
Ces mesures ont ete ajust6es a une droite 1- aE
par la m6thode des moindres carr6s. Elles sont
compatibles avec un facteur de forme permis, avec
a = (0,1 ± 0,4) % par MeV.
L’incertitude sur W 0 entrainant un certain arbi- traire sur l’allure du facteur de forme a haute
6nergie, nous ne pensons pas qu’une discrimination sure entre la forme 1 - aE et 1 + blE soit pos-
sible, surtout pour des deviations aussi faibles.
Notre resultat qui est assez voisin de celui de Daniel et Panussi [19], n’est pas en accord avec
celui de Johnson et Langer [3].
Les facteurs de forme en 1 + biE trouv6s par
ces auteurs ont servi de base a l’interpr6tation theorique r6cente de Bhalla, cit6e plus haut [9].
Le tableau ci-dessous resume les divers resultats
expérimentaux :
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II. Speetre p de 9°Y. - La transition princi- pale de 9039Y vers le niveau fondamental de 9040Zr,
AJ = 2, oui, est une transition une fois interdite
« unique » avec log f = 8,1, ce qui est aussi une
valeur normale pour une telle transition.
Nous n6gligeons I’activit6 du B1 de 520 keV ali- alimentant le niveau de 1,73 MeV de 9°Zr (0,02 %
de I’activit6 principale) ( fig. n° 4).
soy est obtenu au laboratoire a partir d’une solu- tion de 9°Sr de 5 mc, par double extraction par la
thenoyltrifluoroacetone (T. T. A.) a pH 6,4, la premiere en milieu ae6tique, la seconde en milieu
nitrique. Les mesures de d6croissance ont montre
FIG. 4. - Schema de désintégration de 90Y.
que le taux de Sr residuel etait alors de l’ordre de
0,01 %.
Les sources ont ete obtenues par évapora-
tion sous vide, a partir de creusets de tantale,
mais la temperature d’evaporation 6tant 6lev6e (~ 2 200 ° C), nous avons d’ abord employe des supports de mica (1,5 mg/eml environ) rendus
conducteurs par du carbone (30 pLgicm2) pour les trois premi6res sources. Les deux dernieres sources,
au contraire, ont ete 6vapor6es sur des supports d’alumine (rendus egalement conducteurs par du
carbone) de 120 tlg/CM2 d’épaisseur environ.
Ces supports sont obtenus par oxydation ano- dique, en milieu borique, d’une feuille d’aluminium
(5 mgfcm2) sur un cercle de 1 cm de diamètre environ.
L’une des couches d’alumine est 61imin6e par la
potasse et 1’aluminium restant par l’acide chlorhy- drique en presence de chlorure cuivreux. A partir
d’une epaisseur de 100 yg ces feuilles resistent suf-
fisamment, a la fois au choc thermique de 1’6vapo-
ration et aux 16g6res variations de pression au
moment de l’introduction dans le spectrometre.
RESULTATS. - Nous avons rapporté nos mesu-
res au facteur de forme theorique pour une transi- tion une fois interdite unique :
calcule a partir des fonctions Lo et L1 des tables
de Bhalla et Rose [24].
Nous avons donc port6 (fig. n° 5) le rapport
Nos resultats ont ete ajust6s par la methode des moindres carres a l’hyperbole 1 + blE.
Les figures n° 5 (1) et (II) donnent une idee de la reproductibilité des résultats.
La figure n° 5 (I) repr6sente la moyenne de 7 mesures faites a partir de 3 sources d6pos6es sur
mica (pour lesquelles nous ne tenons compte que des points d’énergie sup6rieure a 500 keV) ; la figure n° 5 (II), la moyenne de 5 mesures a partir
de 2 sources sur support d’alumine. Nous indiquons
la variation de forme due a un 6cart de + 3 keV
sur l’énergie maximum.
AUTEURS
Avec ces tables, nos mesures conduisent a la valeur :
b = (16 ± 3) 10-2 mc2.
Le tableau ci-dessus resume les divers r6sul- tats expérimentaux.
Ces mesures sont compatibles avec la valeur
suivante de b :
et avec une valeur de l’énergie maximum
Toutefois ce resultat ne peut etre directement
compare avec celui de Johnson, Johnson et Langers
calcule a partir des anciennes tables de Rose [26].
Nous remercions Mme Barancourt, M. Gabriel et Mme Chantereau pour 1’aide tres efficace qu’ils,
nous ont apport6e, dans la preparation des sources
et des supports minces.
Manuscrit regu le 6 janvier 1964.
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