HAL Id: jpa-00236353
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236353
Submitted on 1 Jan 1960
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of
sci-entific research documents, whether they are
pub-lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d’enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.
Étude par bombardement électronique de la durée de
vie et de la structure hyperfine des niveau D du sodium
et du césium
Y. Archambault, J.P. Descoubes, M. Priou, A. Omont, J.C. Pébay-Peyroula
To cite this version:
Y. Archambault, J.P. Descoubes, M. Priou, A. Omont, J.C. Pébay-Peyroula. Étude par bombardement
électronique de la durée de vie et de la structure hyperfine des niveau D du sodium et du césium. J.
Phys. Radium, 1960, 21 (8-9), pp.677-679. �10.1051/jphysrad:01960002108-9067701�. �jpa-00236353�
677 de 100 mA sans échauffement
appréciable ;
lebalayage
maximum est donc de
5,4 gauss
efficace,
soit 15 gaussd’amplitude
totale. La surtension de la cavité passe de 9 000 à 5 000après
introduction
de la bobine.C. Observation du
signal
etperformances.
-Pour
l’observation
oscillographique
on superpose unba-layage large
à 50 Hz( dans les
bobinesextérieures)
etun
balayage.étroit
(inférieur
à lademi-largeur
deraie)
à 100 kHz. Le
signal
provenant
du
cristal duspectro-mètre est
appliqué
à unamplificateur
accordé à100
kHz,
puis
détecté enphase
à 100kHz ;
la bassefréquence
est alorsappliquée
auxplaques
de déflectionverticale de
l’oscillographe,
pendant qu’un signal
proportionnel
auchamp
de modulation à 50 Hz estappliqué
auxplaques
de déflection horizontale.Sur l’écran de
l’oscillographe
apparait
alors la dérivée de la courbe de résonancemagnétique
élec-tronique.
La bandepassante
del’amplificateur
à100 kHz et de la détection en
phase
est d’environ5 kHz ce
qui
suffit pour tracer sans distorsion cettecourbe. ’
La
figure
1 montrele signal
de résonancemagnétique
FIG. 1. ’ ’
°FIG. 2.
d’uné solution
benzènique
M/1000
dediphénylpi-crylhydrazyl
enprésentation
oscillographique
ordi-naire-à 50 Hz." La
figure
-2 montre le mêmesignal
enmodulation
à, 100
kHz et 50Hz ;
le coefficient desur-tension est le même dans les deux cas. Sur chacune des deux
figures,
l’aller et le retour duspot
ont étéséparés.
Legain
en sensibilité est de l’ordre de 5 à 10 et lamicrophonie
duspectromètre
estbeaucoup
plus
faible.Lettre reçue le 9
juin
1960.BIBLIOGRAPHIE
[1]
UEBERSFELD(J.),
Thèse Paris(1955).
Ann.Physique,
1956, 13,
(1)
391.[2]
ERB(E.),
MOTCHANE
(J. L.),
UEBERSFELD(J.),
C. R. Acad,Sc., 1958, 246, 1833.
ÉTUDE
PARBOMBARDEMENT
ÉLECTRONIQUE
DE LA
DURÉE
DE VIEET DE LA STRUCTURE HYPERFINE DES NIVEAUX D DU SODIUM ET DU
CÉSIUM
Par Y.
ARCHAMBAULT,
J. P.DESCOUBES,
M.PRIOU,
A.OMONT,
J. C.PÉBAY-PEYROULA,
Laboratoire dePhysique
del’École
NormaleSupérieure.
Par bombardement avec des électrons
lents,
il estpossible
de créer desinégalités
depopulation
dans lessous-niveaux Zeeman des niveaux
atomiques
excités etpar
suite,
par résonancemagnétique,
de déterminer dans certains cas favorables leurdurée
de vie etde
mesurer leur structure
hyperfme.
Cette méthode a étéappliquée
à différents éléments et décrite dans despublications
précédentes [1, 2, 3, 4].
Dans le cas du sodium et du
césium,
nous avonsdécelé et identifié diverses résonances. Les différents ensembles de raies
ont
été isolés à l’aide de filtres colorés Wratten ou à l’aide de filtres interférentiels(tableau I).
TABLEAU 1.
678
La
figure 1
donne ,en
fonction duchamp
magnétique,
les niveauxd’énergie
Zeeman issus d’un niveau2D5/3
du sodium. Lesflèches
montrent les différentes transi-tions que l’on estsusceptible
d’observer par résonancemagnétique.
FIG. 1. -
Décomposition
Zeeman du niveau2D&5/2(I = 3/2)
du sodium.(Pour permettre
un dessinlisible,
nous avonspris
a= 0,8
Mcfs).
Pour ces différentes
résonances,
lespremières
expé-riences ont été faites en
balayage
dechamp magnétique
à une
fréquence
fixe de 25 ou 50Mc/s.
On a observé une raieunique
résultante des différentes transitions.La
position
de cette raiemontre, d’après
la valeur du facteur deLandé,
que l’on est dans larégion
dedécou-plage
IJ total. La structurehyperfine
est donc beau-coupplus petite
que 25Mc/s
etest,
d’autrepart,
dumême ordre de
grandeur
que lalargeur
naturelle du niveau ouplus
petite.
Notre but fut de tirer le maximum de
renseignements
de la forme de ces raies de résonance. Il est apparu quele
balayage
enchamp magnétique
àfréquence
fixeapportait,
par suite dudécouplage IJ,,des
distorsionsimportantes
aux courbes de résonance. Nous avonsdonc
réalisé undispositif
permettant
d’observer lesrésonances en
balayage
defréquence.
Il est nécessaire d’avoir un
champ
oscillantHl
dontl’amplitude
soit de l’ordre du Gauss et soitindépen-. dante de la
fréquence.
Unepuissance
del’émetteur,
de l’ordre duwatt,
est nécessaire.L’amplitude
duba-layage
doit en outre être assezgrande
pour décrireentièrement une résonance. L’émetteur utilisé est
représenté par
lafigure
2. Les bobines créant lechamp
FIG. 2. - Schéma de
principe
dusmontage.
F
= four,
S = passage isolant en
stéatite,
T = cellule
àlbombardement
électronique.
B = bolomètre.
C1,C2 = 15 pF.
R1, R2 = 1 k03A9
C = condensateur variable 20-700
pF (permet
unbalayage
de 8 à 20Mets).
de
radiofréqùence servent
de circuit accordé àl’émet-teur. La
fréquence
de l’émetteur est modifiée enagis-sant seulement sur le
condensateur
C’qui
est entraîné par un moteursynchrone.
Un bolomètre àtnermo-couple permet
de maintenir constant(en
variant lahaute tension
appliquée
àl’émetteur)
leépurant
dans les bobines et parsuite
lechamp magnétique
de hautefréquence.
Desesqale
de servomécanisme pour main-tenir ce niveau constant se sont révélés trèsdécevants,
à cause de la constante de
temps
introduite par l’inertiethermique
dubolomètre.
Unréglage
manuel a été fina-lementadopté.
La mise en oeuvre de cette
technique
debalayage
defréquence
s’est
révéla
difficile,
car lebalayage
de fré-quenceproduit
au niveau des électrodes de la cellule unchamp
électrique
variable et l’intensité lumineuse émise varie avec lafréquence.
De nombreuses distorsions etrésonances
parasites apparaissent.
Nous avons pu leséliminer par une
étude
soignée
de lagéométrie
desélectrodes et du
système optique [5].
Ces différentesrésonances ont été
observées
avec unrapport
signal
surbruit
de l’ordre de 10(cf.
tableauI).
Connaissant les
équations
donnant en fonction duchamp
et de lafréquence
les différents niveauxd’éner-gie
de lafigure
1,
il
estalgébriquement possible
dedéterminer un ordre de
grandeur
de lalargeur
limitenaturelle
àcùl
du niveau étudié et de la constante destructure
hyperfine
a, en étudiant defaçon
systéma-tique
laposition
et lalargeur
des résonances observéesà des
fréquences
différentes.
Ceci suppose en outre laconnaissance
de larépartition
depopulation
créée par le bombardementélectronique
dans les
différents
sous-niveaux.
En
pratique,
la détermination que l’onpeut
obtenir
ainsi est très peu
précise,
les variations de facteur deLandé et de
largeur
étant très faibles dans le domaineoù l’observation des résonances est
possible.
Cesréso-nances ont une
largeur
de l’ordre dequelques
fré-679
quence est
supérieure
à leurlargeur.
Enoutre,
dans le cas dusodium,
les structures finesD5/2-D3/2
sont très faibles-(#
700Mc/s pour le
niveau 52,D5/2)
et ledécou-plage
LS devientappréciable
lorsque
lafréquence
de résonancedépasse
50Mc/s.
Par
ailleurs,
nous n’avonsqu’une
connaissancequa-litative
despopulations
relatives des sous-niveauxZeeman
[2],
cequi
est la cause essentielle del’impré-cision des résultats que nous avons obtenus
actuel-lement :
Sodium-Niveau 5
2D5/2
Césium-Niveau 9
2D5/2
Lettre reçue le 8
juillet
1960.BIBLIOGRAPHIE
[1]
PÉBAY-PEYROULA(J.
C.),
J.Physique
Rad.,
1959,20,
669.
[2]
PÉBAY-PEYROULA(J.
C.),
J.Physique
Rad., 1959, 20,
721.
[3]
DESCOUBES(J.
P.)
et PÉBAY-PEYROULA(J.
C.),
C. R. Acad. Sc., 1958,247,
2330.[4]
MAY(A. D.),
C. R. Acad. Sc., 1960,250,
3616.[5]
ARCHAMBAULT(Y.),
Thèse 3e cycle,
Paris, 1960.
[6]
PRIOU(M.),
Diplôme
d’Études
Supérieures,
Paris,
1960.CONTRIBUTION A
L’ÉTUD E
DE LA VARIATION DU GAIN DES PHOTOMULTIPLICATEURSEN FONCTION DU TAUX DE COMPTAGE DES IMPULSIONS
Par R.
CHÉRY,
Institut de
Physique
Nucléaire,
Lyon.
Au cours de la mise au
point
d’un
ensemble despeè-trométrie à coïncidences
lent-rapide
nous avons notédes variations
anormales,
en fonction de l’intensitéde la source, du
gain
dephotomultiplicateurs
53AVP.
Le
présent
travail a étéentrepris
avecl’espoir
detrouver une
technique
permettant
d’améliorer
lesphotomultiplicateurs
sur cepoint.
Mise en
évidence de la variation degain
en fonctiondu taux de
comptage.
- Nousdisposions
de deuxamplificateurs,
deux sondes à scintillationsidentiques
et d’un sélecteur à canaux
multiples.
Parmi les53 AVP
à notre
disposition
nous en avons isolé un, particuliè-rement stable et nous avons pu, en croisant aveclui,
les
photomultiplicateurs
anormaux, établir avec cer-titude que les variations degain enregistrées
en fonc-tion du taux decomptage
étaienteffectivement
dues auxphotomultiplicateurs.
Larépartition
des tensionsdans le
pont d’alimentation
desphotômultiplicateurs
était normal. Ledébit
de cepont,
de l’ordre dumilli-ampère,
joint
aux taux decomptage
relativement faiblesutilisés,
permet
d’exclure une variation degain
due a unemodification
des tensions desdynodes.
On
notait,
en fonction du taux decomptage,
laposi-tion du
pic
photoélectrique
d’une
source de 13’Csdélivré par un crisial
lBaI(’l1)
de37,5 mm
X 2 5 mm. Lesécarts de
température,
durant les mesures effectuéesaprès
plusieurs
heures de mise sous tension étaientnégligeables.
tLe
gain
lut mesuré pour 8edynode
et pour l’anode.FIG. 1 à 7.
On essaya
également
de voir si lecomportement
desphotomultiplicateurs dépendait
del’énergie
des y
d’excitation. Les résultats
consignes
sur lesfigures
ï
à
7,
courbes(a),
appellent
les commentaires suivants :-
