Une méthode de mesure des moments magnétiques nucléaires utilisant trois champs oscillants le long d'un jet atomique

HAL Id: jpa-00235939

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Submitted on 1 Jan 1958

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Une méthode de mesure des moments magnétiques nucléaires utilisant trois champs oscillants le long d’un

jet atomique

G.K. Woodgate, P.G.H. Sandars

To cite this version:

G.K. Woodgate, P.G.H. Sandars. Une méthode de mesure des moments magnétiques nucléaires util- isant trois champs oscillants le long d’un jet atomique. J. Phys. Radium, 1958, 19 (11), pp.819-820.

�10.1051/jphysrad:019580019011081900�. �jpa-00235939�

819.

UNE MÉTHODE DE MESURE DES MOMENTS MAGNÉTIQUES ^NUCLÉAIRES

UTILISANT TROIS CHAMPS OSCILLANTS LE LONG D’UN JET ATOMIQUE Par G. K. WOODGATE et P. G. H. SANDARS,

Clarendon Laboratory, Oxford, Angleterre.

Résumé.

L’article décrit

système permettant l’observation de transitions 0394mJ

^{0 à} l’aide d’un appareil ^à jet atomique de faibles dimensions. Le jet ^traverse successivement trois boucles de radiofréquence. ^Cet appareil permet ^de

^{les moments} magnétiques nucléaires.

Les premières

^ont été effectuées

du potassium ^39.

Abstract.

In this paper,

describe

method which renders observable the 0394mJ

0 tran- sition in

short atomic beam apparatus. ^An atomic beam passes through ^three radiofrequency loops. ^This apparatus gives ^{a direct} measurement of nuclear magnetic ^{moments. In} practice potassium ³⁹

^studied.

LE

JOURNAL

PHYSIQUE

^{RADIUM ’ TOME} 19,

1958,

Dans un appareil ^à jet atomique ordinaire, ^les

aimants déflecteurs A et B sont courts et seules les transitions Amj = ± ¹ peuvent être observées.

Dans la méthode appelée

flop ⁱⁿ », les _{deux gra-} dients sont parallèles ^{et de même sens et on}

ne peut ^observer que les transitions _{où mj} -change ^de signé (par exemple ^{la transition} inj =- 112 ^+--7 mJ -

I J2). ^{On est amené à}

utiliser des aimants A et B longs pour observer d’autres transitions [1]. ^{Dans ce} cas, l’intensité du

jet ^est beaucoup plus ^faible que pour ^un appareil

court. Dans cet article, ^{nous décrivons une méthode} qui permet d’observer les transitions àmj .= ⁰ dans ^un appareil ^{court. Nous} proposons ^comme

application une mesure directe des moments

magnétiques nucléaires en observant en champs

élevés les transitions Amj

⁰ [2]. ^{Nous avons}

utilisé un jet atomique ^de potassium 39, 7=1/2

et I

3 j2. ^Nous disposons ^le long ^d’un appareil ^à jet ^du type

flop ⁱⁿ

ordinaire, ^{3 boucles de radio-} fréquence A, C, ^B. Chaque ^{boucle est} longue

de 3 _mm, la séparation ^{entre les boucles}

est de 88 ^mm. La boucle A est placée ^{entre les}

aimants A et C, ^{dans une} région ^où règne ^{un faible} champ magnétique. ^{La boucle B est entre les}

aimants C et B. On place ^{la boucle C au centre de}

l’aimant C. L’aimant C produit ^un champ ^d’envi-

ron 25 gauss. Dans ^cet appareil, ^le polariseur comprend l’aimant A et la boucle A. De même l’aimant B et la boucle B jouent ^{le rôle} d’analyseur.

La boucle C induit les transitions que l’on ^veut étudier. Supposons que la bobine A induise la transition .F

2, ⁿⁱ

¹ ----> m - 2 et

appelons a ^la probabilité ^de transition à la réso-

nance. Cette transition produit ^un signal ^{2a en}

unité arbitraire au niveau du détecteur. La même raie est excitée par B (Il n’y ^a pas de relation de

phase ^{entre A et} B). ^{Soit b la} probabilité ^{de transi-} tion, ^le signal ^{devient 2a +} 2b(l

2a). ^Le signe

de ce changement ^{est déterminé} par les grandeurs

relatives de a et b. Si a = 112, ^le signal ^ne dépend plus ^{de b. Ceci} permet une mesure absolue _{des pro-} babilités de transition. C’est un cas particulier ^de

ce que l’on ^nomme la technique

flop ^{out on} flop ⁱⁿ

[3]. ^Excitons maintenant la transition

(F

2, ^m

⁰ ---> - 1) par C avec une proba-

bilité de transition c. Le signal ^devient

Le ^cas le plus ^{favorable est celui où} a, b, ^{c sont les} plus grands possible. ^{Dans notre} expérience, ^on

observe les signaux ^{suivants :}

boucle A seule 1,8 boucle B seule 1,8

boucles A et B 0,36 boucles A, B, ^C 1,8 Ce qui ^{conduit à a}

^b

^c

0,9.

Des valeurs aussi élevées ne pèuvent ^s’obtenir qu’avec ^{des atomes} dont les vitesses sont com-

prises ^{entre deux} valeurs voisines. On doit s’attendre à cet effet quand ^les conditions de foca- lisation ne sont pas très bien satisfaites. Les proba-

bilités de transition calculées dans ces conditions sont en accord avec les déterminations expéri-

mentales.

On mesure le champ ^à l’emplacement ^{de la}

boucle C (les ^{boucles B et A ne} fonctionnant pas) ^à

l’aide de la transition (F

2, ^{m = - 1 -- -} 2)

induite _{par la} boucle C. La fréquence ^{de la raie} (F - = 2, m == 0 ---> - 1) ^{est en accord avec la}

valeur déduite du champ mesuré, ^{et à} titre de véri- fication on a comparé ^cette fréquence ^{avec la}

valeur _que l’on peut déduire ^{de la} position ^{de la}

transition à 2 quanta (F = 2, m

0---> - 2).

Nous avons effectué cette expérience ^afin

d’obtenir une méthode de mesure des moments

magnétiques nucléaires avec un appareil ^à

aimants A et B courts. Si le champ ^{C est} élevé, ^on peut ^{induire avec} C les transitions

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019580019011081900

820

Ainsi la valeur du moment magnétique ^nucléaire peut ^{s’obtenir à} partir des transitions Amf == 0, Am, = + ^{1 en} champ élevé. Pour obtenir une

meilleure stabilité, ^on peut ^{induire à} l’aide des boucles A et B des transitions indépendantes ^du champ (au ^1er ordre) ^bien que dans nos expé-

riences cette précaution ^ne paraisse pas nécessaire.

Si l’on veut atteindre une transition Ami

0,

¡lmI :3=: :Í: ¹ donnée, ^on doit choisir une transition

en bas champ ^{utilisant un} des niveaux résonnants.

Si les champs déflecteurs ont des valeurs peu

commodes, ^on peut ajouter ^{dans les} régions ^des

boucles A et B de petits ^{aimants. Cette méthode} permet ^{d’obtenir les mêmes} renseignements qu’avec

les appareils longs, ^{mais elle} présente l’avantage

des appareils ^{courts en ce} qui ^concerne l’intensité du faisceau. _{Il y} a des cas où ce point ^est important,

par exemple pour les ^{mesures sur} des isotopes radioactifs, soit pour ^ceux de faibles abondances,

soit pour des ^atomes dont la détection s’effectue

avec un mauvais rendement. Cette méthode est voisine de celle de double irradiation électronique

et nucléaire utilisée pour les solides [4], la résonance nucléaire étant détectée par ^son effet sur iine

résonance électronique.

Nous avons commencé la mesure de la structure

hyperfine ^de l’Europiulit ^{où cette} méthode doit

permettre ^une détermination précise ^do rappnrk

des moments nucléaires des deux isotopes ^stables.

Ces moments nucléaires n’ont pas ^été mesurés _par

.

des résonances magnétiques nucléaires en phase

solide ou liquide.

HËFËHKNCES [1] ^KUSCH (P.), Phys. Rev., 1956, 101, 627.

[2] ^EISINGER (J. T.), BEDERSON (B.) ^{et FELD} (B. T.), Phys.

Rev., 1952, 86, ^73.

[3] ^KING (J.) ^{et JACCARINO} (V.), Phys. Rev., 1954, 94, 1610.

[4] ^FEHER (G.), Phys. Rev., 1956, 103, 834.

DISCUSSION

N. F. Ramsey.

Je voudrais faire une re-

marque plutôt qu’une question. Quand ^{on utilise}

deux ou plusieurs champs oscillants successifs, ^{on a}

souvent avantage ^{à utiliser} différentes orientations des champs successifs. ^Ceci pour deux raisons : pro- voquer des transitions

et a ; et provoquer des différences de phase ^{relative entre} les champs ^suc-

cessifs. Cette dernière utilisation permet d’accroître la précision, ^d’une part, ^en fournissant une courbe du type dispersion ; ^{et d’autre} part, ^{de mesurer le} signe ^{des moments} magnétiques nucléaires.

}1/oodgafe. -- - « ^{Nous avons un tel} dispositif.