Fluctuation de la section efficace de réaction (n, α) sur le silicium naturel entre 13,6 et 15 MeV

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Submitted on 1 Jan 1963

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Fluctuation de la section efficace de réaction (n, α) sur le silicium naturel entre 13,6 et 15 MeV

E. Fort, P. Thouvenin

To cite this version:

E. Fort, P. Thouvenin. Fluctuation de la section efficace de réaction (n, α) sur le silicium naturel entre 13,6 et 15 MeV. Journal de Physique, 1963, 24 (11), pp.819-822. �10.1051/jphys:019630024011081900�.

�jpa-00205617�

819.

FLUCTUATION ^DE LA SECTION EFFICACE. DE RÉACTION (n, 03B1)

SUR LE SILICIUM NATUREL ENTRE 13,6 ^{ET 15 MeV} Par MM. E. FORT et P. THOUVENIN,

Commissariat à l’Énergie Atomique.

Résumé.

Cette étude

pour but de décrire la variation des sections efficaces, ^relatives

premiers niveaux excités du 25Mg ^et 26Mg, lorsque l’énergie des neutrons varie de 13,6 ^{MeV à}

15 MeV.

Les résultats obtenus concordent avec ceux présentés par d’autres chercheurs [1] ^et [2].

Notre contribution originale

le niveau fondamental et le premier niveau excité du 26Mg.

Abstract.

This study ^aims at describing the fluctuation of cross-sections, relative to the first excited states of 25Mg ^and 26Mg, when the energy of the neutrons varies from ^13.6 MeV to 15 MeV.

The results obtained agree with those given by other research-teams (ref. [1] ^and [2]).

The original élément in our contribution relates to the ground ^{state and} the first state of 26Mg.

PHYSIQUE 24, 1963,

1. Introduction..- PRINCIPE DE L’EXPÉRIENCE.

-

Une diode au silicium à jonction ^{diffusée est}

bombardée _{par des} neutrons monocinétiques ^{et les}

réactions (n, a) produites ^à l’intérieur même du détecteur sont mises en évidence à l’aide d’un

analyseur multicanaux. Le spectre ^obtenu présente

.

une série de raies, ^chacune correspondant ^{à un ou} plusieurs niveaux du 21,Mg ^ou 26Mg.

La section efficace relative à chaque ^{niveau est} proportionnelle ^{à la surface du} pic correspondant ;

celle-ci est évaluée _par planimétrie ^ou par ^tota- lisation des événements.

L’énergie d’accélération des deutérons restant

constante, ^{nous nous} plaçons ^{à des} angles ^différents

par rapport ^{à la direction} du faisceau incident, ^de façon ^à faire varier l’énergie ^{des neutrons de 50 keV}

ou 100 keV entre chaque ^mesure.

Pour interpréter ^nos résultats, nous avons sup-

posé que la théorie statistique ^du noyau était

applicable ^dans le domaine d’énergie considérée et nous avons cherché à ^vérifier les conclusions de Ericson [4].

II. Conditions expérimentales.

^{Les neutrons}

sont ceux de la réaction T(d, n)4He ^{obtenus à} partir ^{des deutérons} accélérés par ^un accélérateur

électrostatique ^{SAMES de 600 kV.}

La résolution du faisceau de neutrons incidents est de l’ordre de 100 keV à 150 keV.

Les cibles utilisées sont des cibles minces (1 mg de titane environ pour ^une surface de 3,2 cm2).

Un goniomètre ^commandé depuis la salle de

mesures nous permettait de fairer varier l’angle

d’observation.

Le détecteur est une diode à jonction ^obtenue

par diffusion du type ^{R. C. A.}

F-4-75-0,2, pola-

risée à 75 volts.

La chaîne électronique ^{est une chaîne} partiel-

lement transistorisée à faible bruit de fond et haute résolution ( ¹ %pour ^{des a de} 5,477 MeV).

FIG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019630024011081900

820

III. Résultats expérimentaux. ^-1. REMARQUES.

-

Sur les spectres d’amplitude obtenus, ^les pre- mières raies caractéristiques correspondant ^aux premiers ^{niveaux excités du} 25Mg ^{ont été} désignées

par A, B, C, D, E, F, ^{G. Elles} correspondent, ^soit

à des niveaux uniques ^du 25Mg, ^{soit à} plusieurs

niveaux trop rapprochés pour être résolus. Voir

figure 1.

FIG. 2.

Variation de la section efficace de la réaction

28Si(n, ce)25Mg pour les raies A, ^{C et F.}

FIG. 3.

Variation de la section efficace de la réaction

28Si(n, a) 25Mg pour les raies E et G.

FIG. 4.

Variation de la section efficace de la réaction

28Si(n, aj 2bMg pour les raies B et D.

FiG. 5a.

Variation de la section efficace de la réaction

29Si(n, a)2gMg pour le niveau fondamental.

Nos spectres, ^{du moins dans} la gamme d’énergie

relative ^aux premiers ^{niveaux excités du} 25Mg, jusqu’au pic G, ^{sont très voisins de ceux} qui ^sont présentés par J. H. Aitken ^et W. R. Dixon [5] qui

utilisent ^une méthode de coïncidences triples.

Nous concluons à une faible participation ^des impulsions indésirables.

2. VARIATION DES SECTIONS EFFICACES.

Les

figures 2, 3 ^{et 4} représentent les variations relatives

Fie. 5b.

Variation de la section efficace de la réaction

29Si(n. a) 20Mg pour le niveau ^{excité à} 1,8 ^MeV.

des sections efficaces _pour les raies A, B, C, D, E, F, G, ^{relatives au} 25Mg.

Les figures ^{5a et 5b} représentent ^{ces variations}

pour le niveau fondamental et le premier ^niveau

excité du 26Mg.

Les fluctuations observées sont espacées ^d’envi-

ron 150 keV à 200 keV. Cet écart est peu différent de la dispersion ^en énergie ^{des neutrons utilisés.}

Les fluctuations observées ont toutefois ^une signi-

fication physique ^{et nous} pouvons essayer de ^les

interpréter ^{en tant} que fluctuations décrites par Ericson [4].

La surface des pics ^{a été} évaluée par planimétrie

dans le ^cas du 8,bMg, par totalisation des événe- ments dans le ^cas du 2gMg.

IV. Discussion.

La capture ^{d’un neutron} d’énergie voisine de 14 MeV confère au noyau ^com-

posé ^{29Si une} énergie d’excitation de l’ordre de 23 MeV. Dans ces conditions, les niveaux du _noyau composé ^{sont très} voisins ; ^{ces niveaux se recou-}

vrent et se trouvent dans la région du continuum.

Selon Ericson [4], l’incertitude en énergie r, ^du

noyau composé, ^{couvre un} grand ^{nombre de}

niveaux qui peuvent être excités d’une manière aléatoire. L’expression de la section efficace totale PO ^une réaction allant d’un état IV ^>

à un état final lv’ > montre alors :

1. Qu’il faudra faire varier l’énergie ^{des neutrons}

d’une quantité de l’ordre de F au moins pour

percevoir ^une variation de cette section efficace.

2. Que ^syy- peut fluctuer fortement d’un état final à un autre.

Si les états finals sont isolés, ^{on a donc un}

moyen de déterminer ^{r et} par suite la durée de vie du noyau composé.

Selon ^{le même auteur,} l’amplitude ^{des fluctua-}

tions de la section efficace totale a,,, de part ^et

d’autre de la valeur moyenne aw, est telle que le carré de l’écart quadratique moyen soit :

n étant le nombre d’états finals.

A. FLUCTUATIONS DE 6yy’.

Dans le tableau 1,

nous avons comparé :

pour ^un pic considéré isolément et n = 1 [2jm ⁺ 1]

m

lorsque nous avons considéré une section efficace sommée sur m niveaux différents ; ^{a est} supposée

constante entre 13,6 ^{et 15 MeV.}

TABLEAU 1

FIG. 6.

Sections efficaces intégrées ^de 13,5 ^{MeV à}

15 MeV, pour ^les raies ABCDEF et G en fonction du

nombre d états finals.

822

B. DURÉES DE VIE DES NOYAUX COMPOSÉS.

Les valeurs approchées ^des durées de vie calculées

d’après ^les fluctuations observées sont en bon accord avec les durées de vie attribuées ^au noyau

composé. ^{Nous avons trouvé « ci} 3,4 x ^{10-21 s} pour 29Si* et « ci 4 X 10-21 s pour 30OSi * .

C. PROPORTIONNALITÉ DE 6 A (2j ^{+ 1).} - J ^est

le spin d’un niveau du noyau résiduel. Le tableau 6 donne les valeurs de a et de (2j ⁺ 1) pour les pics correspondant ^{à un niveau} du noyau résiduel ainsi que les valeurs de lés ^{et de} 1.(2j. -t- 1) pour les

pics correspondant à m niveaux.

La loi de proportionnalité ^{étant d’autant mieux}

vérifiée _que AE est grand, ^{on a sommé la section}

efficace sur l’intervalle total de mesure, soit

13,6 ^{MeV à 15} MeB. Cette loi est assez bien vérifiée,

sauf pour le pic correspondant ^au niveau fonda- mental du 25Mg (pic A) (voir fig. 6).

Cette anomalie est également ^{mise en évidence}

par L. Colli et ses collaborateurs [1 ^et 2] qui sug-

gèrent ^une interaction directe.

V. Conclusion.

Les mêmes mesures sont en

cours, pour lesquelles ^{nous utilisons des neutrons} d’énergie mieux définie.

Cette étude a été possible grâce ^{à une électro-} nique ^{à faible} bruit de fond mise au point par M. Basire [3]. ^{Nous tenons à lui} exprimer ^{ici tous}

nos remerciements.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^COLLI (L.), ^FACCHINI (U.), ^IORI (I.), ^MARCAZZAN (G. M.),

MILAZZO (M.) et TONOLINI (F.), Fluctuations in the

cross section of 28Si(n, 03B1) 25Mg reaction with fast neutrons. Physics Letters, 1962, 1, ^n° 4, 120, 123.

[2] ^COLLI (L.), ^FACCHINI (U.), ^IORI (I.), ^MARCAZZAN (G. M.),

MILAZZO (M.), SAETTA MENICHELLA (E.) et TONOLINI

(F.), Study ^{of the} Si28(n, 03B1) reaction and experi-

mental evidence of the Ericson fluctuations. Energia Nucleare, 1962, 9, ^n° 8, 439, 450.

[3] ^BASIRE (A.), ^GOURDON (J.) et SOLEILHAC (M.), ^Détec-

teurs solides. Électronique ^associée. Spectrométrie alpha, ^non publié.

[4] ^ERICSON (T.), Advances in Physics, 1960, ^{9, 425.}

[5] ^AITKEN (J. H.) ^{et DIXON} (W. R.), Physics Letters, 1962, 2,152.

DIFFUSION INÉLASTIQUE ^{DE NEUTRONS DE 14 MeV SUR LE SOUFRE 32}

Par G. SOUCHERE, ^S. HARAR, ^B. FERNANDEZ,

J. PICARD et M. CONJEAUD,

Centre d’Études Nucléaires de Saclay, Seine-et-Oise.

Résumé. 2014 ^Les distributions angulaires des neutrons de 14 MeV

diffusés sur les niveaux Q

0, Q = - 2,24 MeV,

⁵ Q 2014 4,3 MeV de 32S ont été obtenues par la méthode du temps-de-vol

et de la particule ^associée.

Les résultats sont comparés ^{aux courbes} théoriques ^de Glendenning pour des niveaux 0+ 2+,

E ~ 2 MeV, ^{A ~ 30.}

Les courbes expérimentales ^sur les niveaux Q

2,24 ^{MeV et}

⁵ Q ^{2014 4,3 MeV sont}

très semblables.

Abstract. 2014 14.5 MeV neutrons have been scattered by ^32S. Angular distributions have been measured for inelastic scattering (Q

^0, Q

^2.24 MeV, Q = 2014 (4 ^to 5) MeV), by ^{the time-} of-flight method with the associated particle.

The results are compared ^{with the} theoretical predictions ^of Glendenning for transitions 0+~ 2+, E ~ 2MeV, A ~ 30.

The expérimental ^{curves Q} = 2014 2.24 MeV and Q = 2014 (4 ^to 5) ^{MeV are} very similar.

LE

JOURNAL

PHYSIQUE

24, ^NOVEMBRE

Dispositif expérimental.

^La figure 1 ^{donne le}

schéma de l’expérience. ^{Le cône} d’alpha ^délimité

par l’impact du faisceau sur la cible (2 mm2) ^{et un} diaphragme correspond ^{à un cône de neutrons} de ± ⁴⁰ d’ouverture. Le diffuseur de soufre est un

cylindre de diamètre 5 cm et de hauteur 10 ^cm et il intercepte totalement le faisceau de n8utrons,

La figure ² donne le schéma de l’électronique.

C’est ^un dispositif classique qui ^{a été décrit en} grande partie ^{par M.} Souchère dans le rapport

C. E. A. no 1844. Certaines améliorations _y ont été

apportées ^en particulier ^dans l’automatisme de

l’enregistrement ^et la stabilité des lampes ^d’entrée

du convertisseur temps-amplitude. La résolution