Recherche de l'émission gamma sans recul après excitation coulombienne de 57Fe

HAL Id: jpa-00236492

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Submitted on 1 Jan 1961

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Recherche de l’émission gamma sans recul après excitation coulombienne de 57Fe

E. Cotton, J. Gastebois, J.L. Picou

To cite this version:

E. Cotton, J. Gastebois, J.L. Picou. Recherche de l’émission gamma sans recul après excita-

tion coulombienne de 57Fe. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.538-539. �10.1051/jphys-

rad:019610022010053800�. �jpa-00236492�

538.

RECHERCHE DE L’ÉMISSION GAMMA SANS RECUL

APRÈS EXCITATION COULOMBIENNE DE 57Fe

Par E. COTTON, J. GASTEBOIS et J. L. PICOU,

C. E. N., Saclay.

Résumé. - L’excitation coulombienne au niveau de 136 keV de 57Fe a été produite par ^un faisceau de 4 MeV de particules alpha ^{sur une} cible enrichie et refroidie. L’absorption comparée

du rayonnement ^de 14,4 ke V consécutif a été étudiée pour des écrans d’épaisseurs voisines enrichis

en 56Fe et 57Fe. Aucun effet n’a été décelé ( ⁵ %).

Abstract.

Coulomb excitation of the 136 ke V level of 57Fe was produced by ^{4 MeV 03B1} particles.

Absorption ^{of the 14.4} ke V 03B3-ray by absorbers enriched in 56Fe and 57Fe and of about the same

thickness were compared. Not any effect ^{was seen} ( ⁵ %).

- LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE ^{RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961,

Après ^{la mise en évidence} de l’effet Môssbauer [1]

par des expériences d’absorption résonnante de

rayonnements gamma émis après radioactivité ou

transitions isomériques ^et correspondant ^{à des tran-}

sitions aboutissant à l’état fondamental _{de noyaux}

FIG. 1.

stables, plusieurs physiciens ^ont suggéré ^{de tenter}

de telles expériences pour les mêmes niveaux exci- tés lorsque ^{ces niveaux sont} consécutifs non plus ^à

une radiation bêta mais ^{à une} diffusion inélastique

ou une réaction nucléaire [2]. (Cette ^{idée a été} reprise par Môssbauer lui-même dans la conclusion de la Conférence d’Allerton Park en juin ¹⁹⁶⁰ [3].)

Dans ce cas, le recul du noyau lors des transfor- mations qui précèdent l’émission gamma ^est beau- coup plus grand ^{et on} peut ^se demander si ce

noyau ^sera fixé assez rigidement ^au réseau pour donner lieu à une émission ^« sans recul ^».

Aucune expérience ^{de ce} type ^{n’a encore été} publiée ^{à notre} connaissance. Nous avons entrepris

de tenter l’essai après excitation coulombienne du niveau à 136 keV ( fig. 1) ^{du fer-57} par bombar- dement de fer enrichi ^en cet isotope (les projectiles

étant des particules alpha ^{de 4 MeV} accélérées par le Van de Graaff de Saclay) ^{et émission subsé-}

FIG. 2.

quente ^du rayonnement ^{de 14 keV} (voir schéma).

Le choix du fer-57 était inspiré ^{par la} grande

valeur du coefficient Môssbauer f (0,6 ^à 0,7 ^{à la} température ordinaire) ^{et le fait} que le rayon- nement gamma de 14 keV avait été ^{vu nettement}

après excitation coulombienne _par Temmer et Hey- denburg [4] ^{d’abord et} par plusieurs autres auteurs.

Le recul est dans ce cas de l’ordre de 500 keV. Les

complications ^{liées au} champ interne dans le fer

métallique étaient difficiles à éviter, ^{un bon rende-}

ment ^« coulombien ^» exigeant ^{un fer enrichi ce} qui

rend difficile l’utilisation d’acier inox.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010053800

539

Principe ^de l’expérience. ^{- Lps} difficultés d’ex-

plorer ^le spectre émission-absorption par effet

Doppler, ^vu la nécessité de placer le détecteur assez

près ^{de la source, nous ont conduit à commencer}

par des expériences d’absorption comparée ^du rayonnement ^{de 14 keV dans des écrans} d’épais-

seurs voisines et connues de fer enrichi ^{en fer-57}

et en fer-56, le détecteur étant un cristal mince de NaI(Ti). (Avec une source radioactive de 57Co l’écran ^{« 5’Fe »} absorbait deux fois plus que l’écran

a 5"fie »). ^On interposait alternativement ^{ceg deux}

écrans entre la cible et le détecteur, ^{la direction}

d’observation étant à 90° de celle des ^oc de la cible inclinée à 45° (fin. 2).

Supposons ^d’abord que les spectres d’absorption

et d’émission soient identiques (champs ^internes identiques), ^{même si les} rayons y étaient émis sans

recul dans la même proportion f qu’après ^radio- activité, la différence d’absorption ^{entre « 56Fe-»}

et ^« 57Fe ^» serait moins considérable qu’avec ^{5?Co à}

cause de l’autoabsorption de l’écran.

Correction d’autoabsorption. ²⁰¹³ Cette auto-

absorption ^calculée par intégration ^à partir ^{de celle}

relative à une couche mince dx compte tenu, ^en fonction de _x, de la variation de la section efficace d’excitation coulombienne avec le ralentissement des oc et de la variation d’absorption ^des y à la sortie

f et f’ ^{étant les} proportions ^{Môssbauer à l’émission}

et l’absorption respectivement, ^a, la section effi-

cace Môssbauer et nx le nombre d’atomes de 57Fe dans l’unité de volume). ^Par intégration graphique

on trouve que, pour f = f’ = 0,6 ^{sur 175} photons y émis par excitation coulombienne 98 sont trans-

mis, ^{65 étant des} photons ^non Môssb auer et 33 des

photons Môssbauer. On doit donc s’attendre à une

diminution par deux de la différence d’absorption

des deux écrans mais avec f = 0,6 ^{l’effet resterait}

très visible.

Expériences ^et résultats. - Le rayonnement y de 14 keV était bien visible et bien détaché du fond et les statistiques ^{étaient bonnes.}

’

10 CIBLE NON REFROIDIE (courant 0,05 [1.A ^de particules oc).

On n’observe pas d’effet visible

( ⁵ %). ^{Nous avons} pensé qu’il y avait peut-être

échauffement ; ^{comme le} champ interne varie avec

la température (Nagle ^et al., ^Los Alamos) ^cet

échauffement peut ^diminuer considérablement, l’effet (les ^raies Zeeman d’émission et d’absorption

ne coïncident plus) (septembre 1960).

20 CIBLE REFROIDIE par collage ^sur l’extrémité externe en verre mince d’un Dewar rempli ^d’azote

liquide.

Nous n’avons _{pas pu} mettre en évidence d’effet sensible toujours ^{inférieur à 5} % (février 1961 ) (fige 3).

FiG. 3.

Mais ^{on ne} peut ^{encore conclure} que le _rayon- nement y émis lors de la cascade suivant l’excita- tion coulombienne ne contient _pas une proportion

notable de photons Môssbauer. D’nbord ^{on ne} peut exclure totalement l’échauffement local ; ^le

noyau peut ^{se trouver} placé ^{dans le réseau en} posi-

tion interstitielle après ^{cet énorme choc de 500 keV.}

Dans ce cas, le champ ^{interne est} différent, ^un peu

comme il est différent à l’emplacement ^d’atomes

d’étain introduits dans le réseau de fer ^{ou comme} dans les grenats.

Note ajoutée ^sur épreuves. - D’après ^une communication privée ^{du Dr Holland} (Laboratoire d’Argonne) ^{l’échec de}

notre tentative s’expliquerait par les dommages que subit le réseau bombardé par le faisceau de particules alpha. ^Un

effet aurait été observé à Argonne ^{dans les} premiers ^ins-

tants de bombardement d’une cible de 5’Fe ^non irradié

auparavant.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^MÖSSBAUER (R. L.), ^Z. Physik, 1958, 151, ^124.

[2] ^{Voir COTTON} (E.), ^J. Physique Rad., 1960, 21, 286.

[3] ^MÖSSBAUER (R. L.), Comptes ^{rendus de} la Conférence

Môssbauer, Rapport ^{T. N. 60-698AD,} Université de

l’Illinois, ^non publié.

[4] TEMMER ^{(G. M.)} et HEYDENBURG (N. P.), Phys. Rev.,

1954, 96, 426.