Mesures de vie moyeennes de niveaux excités à l'aide d'un faisceau de protons pulsé

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Submitted on 1 Jan 1961

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Mesures de vie moyeennes de niveaux excités à l’aide d’un faisceau de protons pulsé

Jean-Jacques Samueli, Armand Sarazin

To cite this version:

Jean-Jacques Samueli, Armand Sarazin. Mesures de vie moyeennes de niveaux excités à l’aide

d’un faisceau de protons pulsé. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.692-695. �10.1051/jphys-

rad:019610022010069200�. �jpa-00236551�

692.

MESURES DE VIE MOYEENNES DE NIVEAUX EXCITÉS

A L’AIDE D’UN FAISCEAU DE PROTONS PULSÉ Par JEAN-JACQUES SAMUELI, ^{et ARMAND} SARAZIN,

Institut d’Études Nucléaires d’Alger.

Résumé.

Des

de durée de vie d’états nucléaires excités ont été effectuées à l’aide d’un accélérateur Van de Graaff de 3 MeV ^{dont le faisceau était} pulsé. ^{Les mesures décrites sont}

relatives

niveaux de 122 keV du 152Sm, ⁷¹⁰ keV du 10B et 320 keV du 51V.

Abstract.

Measurements of the lifetimes of excited nuclear states have been obtained by means

of

Van de Graaff 3 MeV accelerator, the beam of which

pulsed. ^{The results} given

relative to the levels of 122 keV of 152Sm, ^{710 keV of 10B and 320 keV of 51V.}

JOURNAL DE PHYSIQUE ^RADIUM tOME 22, ^OCTOBRE 1961,

Introduction. - L dispositif électrostatique ^de pulsation du faisceau de l’accélérateur Van de Graaff de 3 Mt V de l’Université d’A’ger, ^décrit précédemment, ^{a été utilisé} pour la détermination de durées de vies d’états nucléaires excités. Le

dispositif expérimental ^est schématisé figure ^1.

La mesura porte ^{sur la valeur} moyennes de l’inter-

valle ^{de temps séparant l’arrivée sur la cible d’un} groupe ^de protons, ^du départ ^du photon gamma de désexcitation d’un noyau. L’instant d’arrivée

des protons ^{sur la cible est} déterminé, ^{à une cons-}

tante près, ^{par un} signal ^de chronométrage ^dérivé

des tensions sinusoïdales appliquées ^{aux déflec-}

teurs. A cause du balayage ^en ellipse ^le signal ^de chronométrage ^{a la} même récurrence que les im-

pulsions ^{du faisceau. Il est} envoyé ^sur le convertis-

seur temps amplitude [1], ^{à travers un circuit} porte ^{dont le} signal d’ouverture provient ^d’un

discriminateur d’amplitude rapide [2] ^recevant

les impulsions ^{de la dernière} dynode ^du photomul-

FIG. 1.

693

tiplicateur ^{servant à la} détection des photons ^de

désexcitation.

Le temps d’ouverture de la porte ^{est de 50 ns}

soit environ la moitié de la période de la tension de déflexion. Ce temps ^{est suffisant} pour éviter les difficultés qui pourraient être liées aux variations de retard au déclenchement du discrimin.ateur.

Lorsqu’un ^gamma d’énergie supérieure ^{au seuil}

fixé par le discriminateur ^est détecté, ^le signal ^de chronométrage correspondant fourni par le circuit porte ^est envoyé sur le convertisseur dont la se-

conde voie reçoit ^le signal d’anode du détecteur.

De cette façon, le nombre de couples d’impulsions

reçues par le convertisseur ^est inférieur ^au nombre de celles fournies _{par le} détecteur. On élimine ainsi le bruit de fond du photomultiplicateur ^{et les} rayonnements ^{X et on évite} l’analyse par les circuits lents qui suivent le cônvertisseur, ^d’un grand ^nombre d’impulsions, origine ^{de J’effet} d’empilement.

Un sélecteur d’amplitude multicanaux n’enre-

gistre ^les informations provenant du convertisseur

qu’en présence ^d’un signal d’ouverture délivré par ^un sélecteur à un canal précédé ^d’un élargis-

seur d’impulsions [3]. ^{Il est} d’ailleurs possible ^de remplacer ^cette voie lente _par un second ^discri- minateur rapide suivi d’un circuit d’anticoïnci-

dence, les deux discriminateurs du montage ^défi- nissant la bande d’amplitude ^choisie.

Tests de résolution.

Nous avons tracé les courbes de résolution totale (liée ^aux caractéris-

tiques ^des systèmes ^de pulsation ^{et de détection)}

pour diverses énergies ^de rayonnements, ^{à l’aide}

des niveaux de 136 keV du 181Ta, ^{305 et 365 keV}

du’ lo3Rh et 430 keV du 7 Be dont les durées de vies sont inférieures à 10-1° seconde.

Les niveaux des deux premiers isotopes ^étaient

obtenus _par excitation coulombienne tandis que le troisième l’était par réaction (p, oc)

^{le 1°B.}

Le scintillateur utilisé était un plastique ^{NE 102}

de 1"1/2 ^X 1"1/2. ^Les largeurs ^à mi-hauteur des courbes de résolution obtenues sont de 1,9 ^ns.

pour 136 keV, ^de 1,7 ^ns pour les rayonnements de 305 et 365 keV pris indistinctement et de 1,6 ^ns

pour 420 keV. Ces courbes ont été tracées dans les mêmes conditions de pulsation ^{du faisceau et} d’énergie ^des protons (2,3 MeV).

Mesures de durées de vie.

NIVEAU DE 122 keV

DU ls2Sm.

La durée de vie de ce niveau a été étudiée _par coïncidences retardées à partir ^des rayonnements ^{en cascade de} 152Eu, par Sunyear, qui ^a obtenu la valeur Til2 =1,4.10-9 ^seconde.

Plus récemment, Birk, Goldring ^{et Wolfson ont}

effectué une étude systématique des niveaux 2+

des noyaux pair-pair ^{dans la} région ^{des terres}

rares, par excitation coulombienne à l’aide d’un faisceau de protons pulsé. ^{La valeur} qu’ils ^indi- quent pour le niveau de 122 keV du ls2Sm est dé

1,45.10-9 ^{s. Nous avons} repris ^{cette mesure en}

bombardant une cible épaisse ^{de SM203 enrichie}

à 95 % ^en ls2Sm fournie _{par le} laboratoire de

séparation isotopique d’Harwell, par des protons d’énergie 2,3 ^MeV. L’excitation du niveau de 136 keV du 181Ta dont la durée de vie est

Tli2

5,7.10-11 ^{s nous a donné la} courbe rapide.

La valeur que nous avons trouvée est de

Tl2

(1,47 ± 0,15) ^{10--° S en} bon accord avec

celles indiquées précédemment.

FIG. 2.

FIG. 3.

NIVEAU

720keV loB (p p,) ^{loB. -La durée de}

vie du premier niveau de x°B a été déterminée _par diverses méthodes [4, 5]. Un processus direct [6]

consiste à utiliser la réaction log (p, p’)10B. ^{A une}

FIG. 4,

énergie de l’ordre de 2 à 3 MeV cette réaction donne naissance ^au seul premier ^niveau excité de B 10.

Le bombardement d’une cible de B 10 par des

protons produit cependant ^{la réaction} 1°B(p, a) 7 Be.

La mesure de la durée de vie du premier ^niveau

excité du 1°B est cependant facilement accessible

effectué cette mesure en bombardant une cible de B03H3 par des protons ^de 2,3 ^{MeV. Le} spectre

que ^{nous avons} obtenu avec un cristal de NaI (Tl)

est donné figure ^{2. Le} rayonnement ^{de 420 keV} correspond, comme nous l’avons indiqué ^{à la}

réaction lOB (p, ot)7Be ^{et le niveau de 710 keV à}

’OB (p, p’)’OB. L’énergie ^{de la} transition étant

élevée, la résolution en temps ^de l’appareillage

est suffisante _pour observer la décroissance _expo- nentielle. Le résultat des mesures est

NIVEAU

323 keV ^Du 51V. - La mesure de la durée de vie du premier ^{niveau du 51V} (323 keV)

par coïncidences ^retardées

des rayonnements

en cascade est relativement difficiles ^car le seul noyau parent utilisable, ^le 51Ti, ^{a une} période

de 5,8 minutes. Deutsch et Sunyear ^{ont effectué}

une telle mesure. Une communication personnelle

de ces auteurs à M1B1. Strominger ^{et autres} [7]

indique la valeur T 1/2

2,8. 10-10 ^seconde.

D’autre part, la durée de vie partielle E2 ^ne peut ^être déterminée avec précision par la mesure

de la section efficace d’excitation coulombienne à

cause de la barrière coulombienne _peu élevée.

Le mécanisme d’excitation du niveau de 323 keV,

à l’aide d’un faisceau de protons ^fait intervenir à la fois le processus d’excitation électromagnétique,

une réaction (p, p’) ^{et une réaction} (p, n) ^{dont le}

seuil est situé vers 1,55 MeV. Les deux premiers

niveaux du 5lCr créé par réaction (p, n) ^{ont des}

énergies ^de 0,73 ^et 1,15 ^MeV (8). La durée de vie

du 51Cr ^étant de 28 jours, ^{et le nombre de désin-}

tégrations aboutissant au niveau de 323 keV du

695 de vie de ce niveau peut ^{être effectuée à l’aide d’un}

faisceau pulsé.

Le spectre indiqué par la figure ^{4 et obtenu avec}

un scintillateur NaI(TI) comprend les rayonne- ments gamma ^et les neutrons produits ^{en bombar-}

dant une cible épaisse ^{de V} métallique ^{par des} protons ^de 2,3 ^{MeV. Pour la mesure de la durée de} vie, ^{il est facile} d’effectuer une séparation ^des photons ^{et des neutrons} par temps ^{de vol en} pla- çant le détecteur (plastique ^NE 102) ^{à une dis-}

tance suffisante de la cible.

La courbe rapide ^{utilisée a été obtenue à l’aide}

du niveau de 420 keV du 7 Be, la sélection latérale

étant réglée ^{sur la} partie supérieure ^du spectre compton ^{du niveau de 323 keV du 51V.}

Le résultat des ^mesures est

en accord avec celui de Deutsch et Sunyear.

REMERCIEMENTS. - Les auteurs souhaitent ex-

primer leurs remerciements à M. le Pr A. Blanc-

Lapierre, ^{Directeur de} l’Institut d’Études Nu- cléaires d’Alger pour les conseils et l’aide qu’il ^leur

a apportés.

BIBLIOGRAPHIE

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(L.), Rapport ^{C. E.} A.-1721, 1960.

NATURE DES ÉTATS EXCITÉS DE 59Co Par M. HAGLUND,

Faculté des Sciences, ^Bordeaux.

et

J. TOUCHARD,

Laboratoire Joliot-Curie, ^{Faculté des} Sciences, Orsay.

Résumé.

Les cinq premiers états excités de 59Co, qui ^{sont bien} groupés ^{entre 1 et 1,45 MeV}

sont supposés résulter du couplage faible d’un proton

^{l’état 2+ de} 1,33 MeV du noyau pair- pair ^voisin 60Ni décrit

niveau de vibrations quadrupolaires.

Abstract.

A weak-coupling approximation ^{for the} phonon-particle interaction is made to obtain the énergies of the five low-lying ^{excited levels between 1 and 1.45 MeV in the nucleus 59Co.}

LE JOURNAL DE

PHYSIQUE

22,

1961,

^695.

1. Résultats expérimentaux. ^{- Les mesures ré-}

centes effectuées sur le schéma de désintégration

de 59Fe, [1], [2], [3] ^ont permis ^de préciser les _spins

des états excités de 59Co, précédemmcnt observés,

soit par la réaction 59Co(p, p’y) [4], soit par des études plus anciennes de la désintégration

59Fe

59Co [5].

Le schéma de désintégration proposé par Fer- guson [1], ^et reproduit

^la figure 1, fait appa- raitre un groupe de 6 niveaux situés entre 1 et

1,5 MeV, ^dont cinq ^seulemEnt peuvent ^être pris ^en

considération _pour l’application ^{de la} règle ^du

centre de gravité ^{de Lawson et} Uretsky [6]. ^Le

noyau pair-pair ^voisin 6°Ni, ^{dont la couche à}

28 protons ^est complète ^{a un} premier ^{état excité 2+}

de 1,332 ^MeV [7]. ^Par couplage

proton f 7/2,

on peut ^donc s’attendre aux cinq ^niveaux 3/2--, 5/2-, 7/2-, 9/2-, 11/2-. CEpendant les trois der- niers niveaux de ce groupe ^{étant assez} rapprochés,

l’attribution des spins d’après ^la règle ^{du centre de} gravité ^{reste assez} ambigc.ë. ^{C’est ainsi} que Lawson et Urestky, les caractères 5/2- ^et 3/2- ^des

niveaux de 1,1 ^et 1,3 ^{MeV étant bien} étab’is,

avaient attribué le spin 9/2 ^{au niveau de} 1,43 ^MeV.