Mesure au compteur proportionnel du rapport capture L / capture K du 79Kr

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Submitted on 1 Jan 1955

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Mesure au compteur proportionnel du rapport capture L / capture K du 79Kr

Michel Langevin

To cite this version:

Michel Langevin. Mesure au compteur proportionnel du rapport capture L / capture K du 79Kr. J.

Phys. Radium, 1955, 16 (7), pp.516-519. �10.1051/jphysrad:01955001607051600�. �jpa-00235207�

516.

MESURE AU COMPTEUR PROPORTIONNEL DU RAPPORT capture L / capture K ^{DU 79Kr}

Par MICHEL LANGEVIN,

Physique ^{et Chimie} nucléaires, Collège de France.

Summary.

^{L to K} capture Ratio of 79Kr was recently ^measured by

^of

^{mixture of the radia-} tive element with propane in

proportional ^{counter. Some details}

given

experimental pro- cedure and results.

LE JOURNAL PHYSIQUE TOME 16, ^JUILLET 1955,

C’est en utilisant un compteur proportionnel

que Pontecorvo et al. [ 1 ] ^ont apporté la preuve

expérimentales ^{de la} capture ^{L et ont} pu ^mesurer le rapport ^{capture L}

de 37 A. La méthode consiste

capture ^K

à incorporer ^{l’élément} radioactif gazeux ^au gaz de remplissage ^d’un compteur proportionnel ^{dans des}

conditions expérimentales telles que l’on puisse

déduire sans ambiguïté ^le rapport ^captures a _partir

e UIre sans ambiguïté ^e rappor

capture K a ^{par Ir}

du spectre d’impulsions ^obtenu.

Une expérience analogue ^{a été} entreprise ^{en colla-}

boration avec M. P. Radvanyi pour la ^mesure du

rapport ca pture K L capture ^{K de 79Kr [2],}

^{[3]. La capture K}

se manifeste par des électrons Auger ^{et des} photons

de la série K du brome et tous les processus de réar-

rangement atomique ^en cascade. La capture ^{L se}

manifeste par des électrons Auger L, par des pho-

tons L en très faible proportion ^et par ^le réarrange-

ment consécutif. Dans le cas de ’9Kr, ^{les raies de} conversion présentes ^{sont très faibles} [4] ^{et ne} peuvent donc pas perturber ^ces phénomènes ^de manière appréciable.

Les conditions expérimentales ^les plus simples

sont celles où tout le rayonnement émis par le gaz radioactif est absorbé dans le volume utile du comp- teur. Dans ce cas, il suffit de déterminer le nombre d’événements K (raie ^{K +} réarrangement consécutif)

et L (raie L + réarrangement) correspondant ^res- pectivement ^{au nombre de} captures ^{K et L de la}

source étudiée. Dans le cas du krypton, il n’est pas

possible, ^sans travailler à haute pression, ^d’absorber

tous les photons dans le volume d’un compteur

de taille raisonnable, ^{même avec un} gaz ^{de Z élevé}

comme le xénon.. Mais on peut s’arranger, ^{au con-} traire, pour que seule ^une proportion très faible de

photons K ^soit absorbée. Nous _avons utilisé à cet effet un remplissage de propane, gaz ^dont les atomes constitutifs ont un Z petit, ^{mais ont un} poids

moléculaire élevé, ^ce qui réduit l’effet de paroi ^dû

aux électrons. Dans ces conditions, ^une proportion kRK ^des captures ^K contribue à la raie L, k ^{étant la}

proportion ^des photons ^{K(1. dans} l’ensemble de la série K et RK étant le rendement de fluorescence

correspondant à la couche K. Le reste de la raie L est dû à la capture ^{L. On} peut ^{donc mesurer ainsi}

la capture ^{L totale et la} capture ^K totale, ^{et l’on a}

la relation

Nous avons déterminé les dimensions optima ^à

donner au ’ compteur pour ^une pression de propane voisine de la pression atmosphérique ^{et nous avons}

Fige.

finalement adopté ^{un diamètre de} 8,4 ^cm et une

longueur ^{utile h de 35 cm. Dans ce} cas, le nombre relatif d’électrons rencontrant la paroi ^{ou sortant}

du volume utile est de

si 1 est petit devant le rayon R du compteur, ^soit

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001607051600

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où 1 est la portée ^en centimètres des électrons dans le gaz. Pour le propane à ^{goO et} 76 ^cm Hg, ^{on a} l 0,1 cm pour les électrons Auger K. L’effet de paroi représente

donc une correction peu importante. Pour éviter

les déformations du champ électrique ^{aux extré-}

mités du compteur qui ^seraient extrêmement

gênantes en source gazeuse, nous avons utilisé la méthode préconisée par Cockroft ^et Curran [5]

Fig. 2 a.

Fig. 2 b.

( fig. 1 ). ^Le propane ^utilisé provient ^{de la} régie

autonome des pétroles ^de Saint-Gaudens et a été

choisi pour ^son exceptionnelle pureté. ^Toutefois,

pour éliminer les impuretés gênantes (attachement électronique) apportées ^{lors du} remplissage par lés gaz occlus dans le BriVa irradié ^ou dues au dégazage

des parois ^du compteur, le gaz ^est purifié par pas- sage ^{continu sur} du calcium chauffé à 200-300”.

La. coque du compteur ^est portée ^{à un} potentiel négatif ^de l’ordre de 4 ^{50o V} (coefficient ^{de multi-} plication gazeuse, 1000) fourni par ^une alimen- tation stabilisée ^au

/I0 ^{oooe. Le fil se trouve ainsi}

à un potentiel ^{voisin des masses} environnantes et l’on évite ainsi les difficultés occasionnées à cette tension par des ^amorces de décharge dans l’air [6].

Pour le schéma général ^de l’installation, ^{voir la} figure ^2.

L’amplificateur utilisé doit présenter des effets de saturation réduits pour permettre ^l’étude précise

de la raie L en présence ^d’un rayonnement ^K impor- tant, ^{et avoir une} fréquence de coupure élevée

(2Mc) pour pouvoir accepter ^{les taux de} comptage

nécessaires à ^une bonne précision statistique. ^Pour

la construction de cet amplificateur, ^{nous nous}

sommes inspirés ^du modèle mis au point par Magee

et al. [7] ^{en le} modifiant pour obtenir ^une plus grande stabilité du gain ^{et un} bruit de fond plus

réduit. Pour minimiser les effets de superposition

des impulsions, nous avons utilisé des constantes de temps de différentiation et d’intégration de I ps,

cette mise ^en forme étant complétée par la pré-

sence d’un temps ^mort de 5 [Js, ^dans l’analyseur d’impulsion à bande variable utilisé [8].

Dans nos expériences, ^le pouvoir ^{de résolution}

548

obtenu est de 33 pour 100 pour la raie L (1,6 keV)

et de 12 pour 100 pour ^{la raie K} (1 2,5 kev) (fige 3).

on obtient alors, après soustraction du fond continu, dû en majeure partie ^aux P-1- :

ou alors

r,o3 ^{étant un facteur de} correction,tenant compte ^de l’absorption ^de quelques photons K ^{et de} l’échap- pement ^de quelques photons ^{L soit en} prenant k=o,84

Fig. ^3.

L’erreur expérimentale ^est due essentiellement L’erreur expérimentale ^est due essentiellement à la mesure de la surface des raies (les ^{erreurs statis-} tiques ^étant négligeables, ^l’erreur provient, ^surtout

de l’évaluation de l’importance du fond continu que l’on défalque graphiquement).

De façon ^{à éliminer les erreurs} systématiques

dans la déduction du fond continu on a comparé différentes expériences ^{faites à} pression et à activité variables.

On a de plus ^suivi la décroissance du 79Kr (34,5 h)

sur chaque ^{raie et vérifié ainsi la} pureté ^{de la source.}

Les différentes conclusions à tirer de cette étude ont déjà ^été exposées par P. Radvanyi [9], [10].

Du point ^{de vue} expérimental, ^{il est évidemment} regrettable que le rendement de fluorescence RK joue ^{un rôle aussi} important ^dans l’interprétation ,

des résultats. Il serait donc intéressant de reprendre

des expériences analogues ^{mais avec} absorption

dans le volume compteur ^{de tous les} rayonnements K

et L. Les captures e étudiées dans ces conditions ont été celles de 81 A, ^de l09Cd et de 1261 en utilisant pour ces deux dernières une source dispersée ^{dans un}

cristal de Nal activé au thallium [11]. ^{On ne connaît}

pas,, sauf pour 37A, l’énergie ^{de la} désintégration

intéressée. Trois méthodes sont possibles ^pour

connaître eette énergie :

10 Étude de l’énergie ^{des électrons} j3+ ^associés

à la capture ^e quand ^{ils existent;}

20 Étude des seuils de réaction nucléaire en

particulier des réactions p, n;

30 Étude du spectre ^{continu y lié à la} capture ^e.

Fig.4.

Nous avons l’intention d’effectuer une série

d’expériences conjuguant ^{la mesure du} rapport captureZ _{à la} détermination de l’énerg

de l

capture Là la détermination de 1 énergie ^{de la} capture A

Fig. 5.

transition par ^{une de ces} méthodes (plus spéciale-

ment l’étude du spectre ^continu y). ^On peut rap-

procher l’importance ^anormale possible de la cap- ture L mise en évidence dans ^cette expérience ^et

les anomalies vers les basses _énergies des rayonne- ments continus y associés à la capture e, ^{ces ano-}

malies pouvant ^être interprétées par ^{une contri-} bution importante ^à l’échelle du phénomène ^{de la} capture ^L.

Il semble donc que ^{dans la} capture électronique,

les couches éloignées ^du noyau jouent ^{un rôle} plus

important que celui que l’on peut ^{déduire d’un}

premier ^examen théorique ^{de la} question.

519

Intervention de M. Renard.

Avec un remplissage purifié ^d’une manière continue la largeur ^{des raies}

est minimum et si le facteur de multiplication ^varie plus ^avec la tension appliquée ^au compteur. ^On peut

stabiliser suffisamment cette tension.

Réponse ^{de M.} Langevin.

^Le propane à ^l’avan- tage ^{comme tous les} gazs polyatomiques ^utilisés

en comptage proportionnel ^de présenter ^{une varia-}

tion relativement lente du pouvoir ^de multiplication

gazeuse ^en fonction de la tension. On .peut ^donc

l’utiliser pur ^{tout en évitant} l’inconvénient signalé

par M. Renard.

Intervention de M. Bouchez.

La capture ^L pourrait-elle modifier d’une façon importante ^la

forme du spectre y de freinage ^interne jusqu’à

des énergies grandes par rapport ^{à celles de discon-}

tinuités d’absorption ? ^Par exemple, ^{dans nos}

récentes expériences ^avec Michalovicz sur le 131CS,

nous avons obtenu des résultats confirmant ceux

de Saraf : _{il y} a un grand ^{excès de} photons ^{vers les}

basses énergies ^{et cet} excès apparaît déjà ^{vers i 5o keV}

alors que l’énergie ^{maximum de la} transition est environ 3oo keV. Au contraire dans le cas du 55Fe l’excès de photons ^de freinage ^{semble, seulement}

exister vers les très basses énergies pourrait ^être interprété par l’influence de capture ^{d’électron}

autre que i ^s.

Intervention de M. Deutsch en réponse ^{à M. Bou-}

chez.

Il faut se rendre compte que l’effet ^{de la} couche L dans le rayonnement ^de freinage ^interne,

bien qu’important, ^ne joue que ^{comme un} phéno-

mène assez rare, mettons ^{un cas sur I o .}

Intervention de M. Daudel.

Peut-on espérer

mesurer prochainement _p ^le rapport _pp capture L dans

capture ^Ii le cas de 7Be ?

capture ^A le cas de 7Be ?

Réponse ^{de M.} Langevin.

^{En ce} qui ^concerne

le 7Be les énergies ^{des couches K et L sont suffi-}

samment faibles pour interdire dans l’état actuel de la technique ^du comptage proportionnel ^une

mesure du rapport capture L par ^cette méthode.

capture K

Intervention de M. Burhop.

La meilleure valeur du rendement de fluorescence K : _*rk, pour Z

35, obtenue en appliquant la méthode des moindres carrés aux résultats de 84 ^mesures représentées par

une fonction de la forme

où B, o-, C ^{sont des} constantes, ^est Tek

0,60 ^± 0,02, o,02 étant l’erreur statistique moyenne ^sur les résultats. Cette valeur de _Tek conduit à

Réponse ^{de M.} Radvanyi ^aux observations présen-

tées après ^la Communication ^{de M.} Langevin par M. Burhop.

^{On ne} peut pas exclure complètement

dans le cas de 19Kr une explication ^de l’écart observé par ^{une valeur} trop faible du rendement de fluo-

rescence K, RK. Mais d’une part ^les déterminations les plus récentes de RK pour les Z moyens indiquent

des valeurs plus petites. ^D’autre part ^{des mesures}

de ,L _sur d’autres radioéléments semblent confirmer ,K

l’hypothèse ^{d’un écart} systématique. Ainsi l’éèart pour Kr ne pourrait ^être expliqué que partiel-

lement par ^une valeur différente pour RK.

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