HAL Id: jpa-00236255
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Submitted on 1 Jan 1960
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La distribution angulaire de la réaction 6Li (p, α) 3 He de 100 à 300 keV
R. Bouchez, C. Delorme, J. Fleury, J. Krafft, P. Perrin, L. Goldman, M. Boge, B. Dudek
To cite this version:
R. Bouchez, C. Delorme, J. Fleury, J. Krafft, P. Perrin, et al.. La distribution angulaire de la réaction 6Li (p, α) 3 He de 100 à 300 keV. J. Phys. Radium, 1960, 21 (5), pp.346-348. �10.1051/jphys- rad:01960002105034600�. �jpa-00236255�
346.
LA DISTRIBUTION ANGULAIRE DE LA RÉACTION 6Li (p, 03B1) 3He DE 100 A 300 keV Par R. BOUCHEZ, C. DELORME, J. FLEURY, J. KRAFFT, P. PERRIN, Mlle L. GOLDMAN,
M. BOGE, B. DUDEK,
Centre d’Études Nucléaires de Grenoble et Université de Grenoble, Laboratoire de Physique Nucléaire.
Résumé. - Un accélérateur électrostatique de 300 kV équipé d’un tube Philips et d’une géné-
ratrice haute tension SAMES, sans analyseur du faisceau, a été utilisé pour étudier la réaction
6Li(p, 03B1) 3He dans la région de 100 à 300 keV. Les particules 3He et 03B1 ont été observées par deux spectromètres à scintillations (CsI), dans le vide, à des angles (laboratoire) de 30° à 150° ; les mesures ont été faites à l’aide d’un sélecteur 200 canaux Intertechnique.
Les résultats expérimentaux montrent qu’à partir de 100 keV les particules 3He sont émises de préférence vers l’avant. La distribution angulaire a été mesurée pour l’énergie des protons 200, 230, 270 et 300 keV, et semble résulter de l’interaction directe du proton avec le groupe deuton du 6Li produisant l’émission vers l’avant de la particule 3He résultante.
Abstract. 2014 The 6Li(p, 03B1) 3He reaction has been studied by a 300 kV electrostatic accelerator with an optic Philips tube and a SAMES high voltage generator, but without analyser, in the
energy range 100 T 300 keV. The 3He and 03B1 particles were observed with a scintillation
(CsI) spectrometer, working in the vacuum, at laboratory angles from 30° to 150° and the spectra were measured with an Intertechnique 200 channel selector.
The experimental results indicate that the 3He particles are emitted preferentially in the forward direction and for one energy as low as 100 keV. The 3He particle angular distribution obtained for 200, 230, 270 and 300 keV cannot be described by s and p waves alone and suggests that a direct interaction process is taking place for such a low energy.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 21, MAI 1960,
1. Introduction. - L’étude de la réaction
6Li(p, a) 3He par Marion (1956), pour une énergie
des protons de 0,6 à 2,9 MeV, a montré que si l’on
pouvait décrire la distribution angulaire par des ondes de protons s ou p jusqu’à environ 2,5 MeV,
il n’était pas possible de le faire à 2,9 MeV et qu’il
fallait penser soit à des ondes de moment angu- laire plus élevé soit à un processus d’interaction directe. Ayant incidemment observé (fig. 1) pour
FIG. 1. - 6Li (p, a) 3He. Tp = 200 keV ; cp(lab.) =135°.
une énergie de 200 keV que les particules 3He
étaient émises surtout vers l’avant, nous avons
entrepris l’analyse détaillée de la distribution angu- laire qui n’était pas connue pour des énergies aussi
faibles de 100 à 300 keV. La distribution obser- vée (fig. 4) confirme nettement que les particules
3He ont une émission préférentielle dans le demi-
espace avant.
L’interprétation de cette distribution n’est pas
faite, mais le seul niveau de 1 MeV (J = 3/2+)
existant dans cette région d’énergie, obtenu avec
des protons s ne peut expliquer une telle distribu- tion. Encore ce niveau 3/2+ n’est-il pas sûr, la
forme de la section efficace (Marion, 1956, fig. 4) ne
s’accordant pas avec une résonance à un niveau.
Quant au second niveau 5/2- de 1,85 MeV (ondes p)
il est fort éloigné, et même une interf érence produi-
rait un terme cos 0 qui ne suffirait pas à interpré-
ter la forme observée de la distribution angulaire.
2. Dispositif expérimental. - L’accélérateur
électrostatique utilisé comprend un tube construit par la Société Philips et dont les caractéristiques optiques et les propriétés du faisceau seront
décrites ultérieurement, un analyseur magnétique
étant en cours de montage.
L’énergie du faisceau dans cette étude était définie par la stabilité 1 % de la génératrice haute
tension SAMES (300 kV, 1 mA).
Les cibles furent préparées en évaporant du lithium métal sur un support de cuivre, puis à l’air
se transformaient en LiOH, comme on l’a observé par pesée à intervalles réguliers.
L’épaisseur des cibles obtenue par pesée était
10 yg/cnx2 pour les énergies de protons les plus
faibles.
Les particules ce et 3He furent détectées (fig, 1)
à l’aide de deux spectromètres à scintillation par CsI (Fleury, 1960) avec une bonne résolution (3 %
pour les oc de 8 MeV du ’Li dans les meilleures
conditions). L’un, la voie fixe, situé à 90° du fais-
ceau de protons incidents était utilisé comme
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105034600
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« moniteur » ; l’autre, la voie mobile, donnait à la
fois bien séparés ( ftg.1) le spectre des particules oc
et 3He de la réaction 6Li(p, oc) 3He et le spectre des particules oc du ’Li(p, 2oc). Vers l’avant les oc du 6Li et 3He ont une énergie plus grande et ont toujours
été bien séparés, mais vers l’arrière pour cp (labo- ratoire) > 135° le pic dû aux particules a (6I.Ji) par- venant sur le cristal CsI avec une énergie d’envi-
ron 800 keV pour Tp ~ 200 keV était parfois partiellement caché par le bruit de fond (protons diffusés). Chaque détecteur avait un angle solide Q /47t £i 5.10-4.
Devant les cristaux de CsI on dispose un écran de polystyrène de 200 yg/cnx2 recouvert d’aluminium
évaporé de 150 yg/cnx2 pour arrêter les protons
diffusés par le lithium et éviter la lumière d’attein- dre les photomultiplicateurs.
L’électronique lente des spectromètres est clas- sique. Indiquons simplement qu’un soin tout parti-
culier a été pris d’une part pour obtenir la meil- leure résolution (Fleury, 1960) pour le spectro- mètre des oc et 3He (choix des résistances inter-
dynodes des photomultiplicateurs pour une bonne
optique électronique de la résistance de charge) et
d’autre part pour éviter l’empilement des impul-
sions et la surcharge des photomultiplicateurs due
à un trop grand nombre de protons diffusés arri- vant sur les cristaux CsI (plus de 105 impulsions
par seconde pour un seuil oc de 400 keV). En outre
trois chaînes électroniques ont été réalisées : la voie fixe à 900 pour la détection des oc du 7Li uti- lisée comme « moniteur » de la réaction, la voie
mobile à angle variable était dédoublée, une partie
donnant le spectre x et 3He du 6Li pour l’analyse
de la distribution angulaire de la réaction
6Li(p, a) 3He, l’autre partie donnant le spectre a
du 7Li pour obtenir la distribution angulaire simul-
tanée de la réaction 7Li(p, 2oc) utilisée comme test
du goniomètre. Les spectres étaient analysés par
un sélecteur 200 canaux Intertechnique, un seuil préalable réglé à 5 volts (correspondant à une éner- gie de particules oc de 400 keV) évitait qu’un trop grand nombre d’impulsions n’atteigne le sélecteur ;
avec cette précaution le temps mort du sélecteur était négligeable.
L’intensité du faisceau de protons était mesurée
soit directement, soit par un intégrateur de charges,
mais ces mesures dans le cas du lithium n’ont
qu’une valeur indicatrice par suite de l’évaporation progressive du lithium même pour une intensité de faisceau aussi faible que quelques microampères.
3. Résultats expérimentaux. - 3.1. - EXPÉ-
RIENCE A ANGLE Fl’XE. -Au cours d’une première expérience à angle fixe, p(lab.) = 135°, on a déter-
miné la variation en fonction de l’énergie du rap-
port du nombre des particules oc et du nombre des
particules 3He à partir de spectres analogues à
celui de la figure 1.
Le résultat de ces mesures indiqué figure 2
montre que la dissymétrie de l’émission avant- arrière commence dès 100 keV.
FIG. 2. - 6Li (p, a) 3He. p(lab.) =135°.
3.2. - DISTRIBUTION ANGULAIRE DE LA RÉAC-
TION 7Li(p, 2oc). - Pour analyser la distribution
angulaire de la réaction 6Li(p, a) 3He, on a cons-
truit une chambre à réaction munie de deux spec- tromètres à scintillation dans le vide. Pour tester cet appareillage on a simultanément mesuré la distribution angulaire des particules oc de la réaction de Cockcroft 7Li(p, 2a) ; le résultat (fla. 3) de ces
FIG. 3. - ’Li (p, 2a). Ep = 230 keV.
mesures indique la symétrie attendue (Critch- field, 1941 ; Inglis, 1948) pour cette distribution, et
donne la loi en 1(0) = I(n/2) (1 + A cos2 6) (Young, 1940 ; Rubin,1947 ; Cartwright, 1953) avec
le coeflicient A ci 0,30 pour T’P = 300 keV.
3.3. DISTRIBUTION ANGULAIRE DES PARTICULES
3He DE LA RÉACTION 6Li(p, CC) 3He. - On a choisi
de mesurer d’abord l’intensité relative des parti-
cules 3He pour la même énergie des protons inci-
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FIG. 4a. - 6 Li (p, a) 3He. Tp = 230 keV. Centre de masse.
FIG. 4b. - 6Li (p, a) 3He. Tp = 270 keV. Centre de masse.
dents (Tp = 200, 230, 270 ou 300 keV) et pour un
angle y(lab.) variable de 30° à 1500, de 10 en 100.
L’énergie des particules 3He est en effet plus grande
que celle des a, et dans toutes les mesures le
spectre 3He est nettement séparé des a et le bruit
de fond négligeable. La hauteur des impulsions des
3He est deux fois celle des ce à T p = 200 keV et
p = 1350. La distribution angulaire des 3He est
donc plus aisée à obtenir, et la précision est beau-
coup plus grande que pour celle des rx ; en outre on
peut en déduire la distribution des a.
Le résultat de quelques expériences est repré-
senté figure 4, en ordonnées la section efficace diffé- rentielle (centre de masse) en unités arbitraires et
en abscisses cos 6.
Outre la prédominance vers l’avant, dans l’émis- sion des particules 3He, l’on constate une nette
indication de la diminution relative aux très
petits angles. Il serait évidemment utile de me- surer la distribution au voisinage de l’angle zéro,
avec une cible transparente (l’expérience est pos- sible mais délicate), en déposant le lithium sur le
verso d’un support très mince de berylium, les protons incidents se ralentiraient d’abord dans Be mais les particules produites ce et 3He ne subiraient
pas de ralentissement dans le support cible.
3.4. SECTION EFFICACE RELATIVE DES RÉACTIONS
6Li(p, a) 3He ET ’Li(p, 2a). - L’ensemble des
mesures effectuées permettra d’obtenir une mesure précise de la section efficace de 6Li(p, a) par rap-
port à celle de 7Li(p, 2a) ; le dépouillement préli-
minaire des résultats donne environ 35 pour
Tp = 250 keV. Le fait important que pour les faibles énergies et en dehors de toute résonance la réaction 6Li(p, a) soit beaucoup plus probable
que la réaction 7Li(p, 2a) indique un mécanisme
différent faisant intervenir les protons s dans le
cas du 6Li et les protons p pour le 7Li. Si la diffé-
rence de pénétration des protons s et p semble
expliquer cette différence de section efficace, est-il
nécessaire (Baskin, 1951) de faire intervenir un
niveau très large du 7 Be dont l’existence n’est pas certaine (Marion, 1956) ? Pour répondre à cette question, il est avant tout nécessaire d’analyser théoriquement le mécanisme qui conduira à la
fois à la courbe de section efficace de la réaction
6Li(p, x) obtenue par Marion (1956) et aux distri-
butions angulaires observées par Marion (1956) au
delà de 600 keV et obtenues dans cette expérience
autour de 250 keV.
RÉFÉRENCES
MARION (J. B.), WEBER (G.), MOZER (F. S.), Phys. Rev., 1956, 104, 1402.
FLEURY (J.), PERRIN (P.), BOGÉ (M.), LAUGIER (M.), J.
Physique Rad., 1960 (Colloque de Grenoble ; ci-après,
p. 480).
INGLIS (D. R.), Phys. Rev., 1948, 74, 21.
YOUNG (V. J.), ELLIOTT (A.), PLAIN (G. J.), Phys. Rev., 1940, 58, 498.
RUBIN (S.), FOWLER (W. A.), LAURITSEN (C. C.), Phys.
Rev., 1947, 71, 212 L.
CARTWRIGHT (D. K.), GREEN (L. L.), WILLMOTT (J. C.),
Phil. Mag., 1953, 44, 1307.
CRITCHFIELD, TELLER, Phys. Rev., 1941, 65, 10.
BASKIN (S.), RICHARDS (H. T.), Phys., Rev., 1951, 84, 1124.
